Uno studio dell’Università di Firenze analizza i microrganismi di un antico kefir della valle dello Yaghnob, in Tajikistan. Il sequenziamento genomico dei lieviti rivela particolari capacità di adattamento all’ambiente lattiero-caseario e apre nuove prospettive nello studio degli alimenti fermentati, del microbiota intestinale e della salute.
Il kefir non è semplicemente una bevanda fermentata. All’interno dei suoi granuli vive un ecosistema complesso nel quale batteri e lieviti convivono, competono per le sostanze nutritive e cooperano nella trasformazione del latte. Una sorta di comunità microbica in miniatura che l’uomo utilizza da secoli, molto prima di conoscere l’esistenza stessa dei microrganismi.
A gettare nuova luce su questo universo è uno studio condotto da un gruppo di ricerca coordinato da Duccio Cavalieri, docente di Microbiologia del Dipartimento di Biologia dell’Università degli Studi di Firenze, che ha rivolto l’attenzione verso lieviti provenienti da una delle aree più affascinanti e isolate dell’Asia centrale: la valle dello Yaghnob, in Tajikistan.
La ricerca, pubblicata su PNAS con il titolo “Genomic signatures of dairy adaptation in Saccharomyces cerevisiae from traditional Yaghnob goat-cheese fermentation”, permette di osservare il kefir da una prospettiva nuova: non soltanto come alimento fermentato, ma come risultato di una lunga storia di adattamento biologico sviluppatasi parallelamente alle abitudini alimentari delle popolazioni umane.
Il kefir come ecosistema di batteri e lieviti
Il kefir nasce dalla fermentazione del latte attraverso una comunità di microrganismi nella quale convivono soprattutto batteri lattici e lieviti. Nel complesso possono essere presenti almeno una ventina di specie differenti, anche se composizione e proporzioni variano considerevolmente in funzione dell’origine geografica, delle materie prime e delle modalità di produzione.
I lieviti sono funghi microscopici unicellulari capaci di utilizzare differenti zuccheri e convertirli attraverso processi metabolici in numerosi composti. È questo meccanismo a contribuire alla formazione di anidride carbonica, aromi e piccolissime quantità di alcol caratteristiche di alcuni alimenti fermentati.
Nel kefir, tuttavia, l’aspetto particolarmente interessante è rappresentato dall’interazione tra questi lieviti e i batteri lattici.
Come sottolineato da Cavalieri, questa associazione contribuisce alla trasformazione degli zuccheri presenti nel latte e alla creazione di un ambiente acido, caratterizzato da una concentrazione alcolica estremamente bassa. Nel prodotto studiato si parla di valori inferiori allo 0,2%.
L’acidificazione costituisce inoltre una barriera ecologica importante nei confronti di numerosi microrganismi indesiderati, contribuendo alla conservazione e alla sicurezza microbiologica degli alimenti fermentati.
Un kefir proveniente da una delle regioni più antiche dell’Asia centrale
Uno degli elementi più affascinanti dello studio riguarda proprio la provenienza dei microrganismi analizzati.
La valle dello Yaghnob rappresenta infatti un territorio geograficamente isolato del Tajikistan nel quale sono sopravvissute per lungo tempo tradizioni agro-pastorali e alimentari antichissime.
Studiare i microrganismi associati alle fermentazioni tradizionali di queste popolazioni significa quindi, in un certo senso, ricostruire una parte della storia dell’interazione tra uomo, ambiente, animali e microrganismi.
Le fermentazioni spontanee sono state utilizzate dall’umanità per migliaia di anni. Pane, vino, birra, yogurt, formaggi e bevande fermentate sono il risultato di processi biologici che l’uomo ha imparato a controllare empiricamente molto prima della nascita della microbiologia.
Ma questa relazione ha funzionato anche nella direzione opposta: mentre le popolazioni selezionavano inconsapevolmente determinati microrganismi attraverso le proprie pratiche alimentari, gli stessi microrganismi si adattavano progressivamente agli ambienti creati dall’uomo.
Ed è proprio questa evoluzione parallela uno degli aspetti centrali della ricerca fiorentina.
Il DNA dei lieviti rivela una storia evolutiva sorprendente
I ricercatori hanno mappato il patrimonio genetico dei lieviti isolati dalle fermentazioni tradizionali dello Yaghnob, confrontandolo con quello di oltre mille ceppi di Saccharomyces cerevisiae provenienti da ambienti differenti.
S. cerevisiae è probabilmente uno dei microrganismi più importanti della storia dell’alimentazione umana. È il celebre lievito utilizzato nella produzione di pane, vino e birra, ma differenti ceppi sono stati identificati anche nell’ambiente, nell’uva e persino nell’intestino umano.
Il confronto genomico ha mostrato qualcosa di particolarmente interessante: i lieviti provenienti dalla remota valle asiatica si collocano alla radice dell’albero genealogico di ceppi di S. cerevisiae associati ad altri alimenti fermentati di origine lattiero-casearia.
Questo risultato suggerisce l’esistenza di una storia evolutiva molto antica e permette di comprendere meglio come determinati ceppi abbiano sviluppato caratteristiche metaboliche specifiche per sopravvivere e proliferare negli ambienti ricchi di derivati del latte.
La capacità di utilizzare il galattosio
Uno dei risultati più significativi riguarda il galattosio, uno zucchero strettamente collegato al metabolismo del lattosio.
Il lattosio è infatti costituito da due zuccheri semplici: glucosio e galattosio. Durante i processi fermentativi viene progressivamente trasformato dall’attività dei microrganismi.
I lieviti analizzati dai ricercatori dell’Università di Firenze hanno mostrato una particolare efficienza nell’utilizzazione del galattosio.
Non si tratta di un dettaglio secondario. In un ecosistema microbico complesso, la capacità di utilizzare rapidamente una determinata fonte energetica può rappresentare un importante vantaggio evolutivo.
Secondo Cavalieri, questa caratteristica consente ai lieviti di competere per il galattosio con i lattobacilli, contribuendo alla particolare struttura della comunità microbica presente nel kefir.
È un esempio concreto di come l’evoluzione possa selezionare caratteristiche metaboliche estremamente specifiche in risposta all’ambiente nel quale un microrganismo vive.
Kefir, microbiota intestinale e intolleranza al lattosio
La ricerca riporta l’attenzione anche su un campo che negli ultimi anni sta assumendo un’importanza crescente: il rapporto tra alimenti fermentati e microbiota intestinale.
Il microbiota è l’insieme dei microrganismi che popolano il nostro organismo, in particolare l’apparato gastrointestinale. Il suo equilibrio è coinvolto in numerosi processi fisiologici, dalla digestione alla regolazione delle risposte immunitarie.
Gli alimenti fermentati contenenti microrganismi vivi sono oggetto di crescente interesse scientifico proprio per la loro possibile interazione con questo ecosistema.
Nel caso del kefir, l’attività combinata di batteri e lieviti modifica profondamente la composizione originale del latte. Una parte del lattosio viene metabolizzata durante la fermentazione, circostanza che può contribuire alla migliore tollerabilità del prodotto in alcune persone con difficoltà nella digestione del lattosio.
Cavalieri sottolinea inoltre come la capacità metabolica osservata nei microrganismi studiati possa contribuire alle proprietà attribuite a kefir ricchi di microrganismi vivi, comprese le possibili interazioni con l’equilibrio del microbiota e i processi infiammatori.
È tuttavia importante distinguere il potenziale biologico dimostrato a livello microbiologico dagli effetti clinici sull’uomo. La composizione del kefir può cambiare notevolmente da un prodotto all’altro e i possibili benefici dipendono dai ceppi presenti, dalla quantità di microrganismi vitali, dalla modalità di produzione e dalle condizioni individuali.
Lo studio, quindi, non trasforma il kefir in una terapia medica, ma offre basi biologiche importanti per comprendere perché alcune fermentazioni tradizionali possano possedere caratteristiche funzionali particolarmente interessanti.
Gli alimenti fermentati come patrimonio biologico
La ricerca dell’Università di Firenze introduce anche una riflessione più ampia. Le antiche fermentazioni tradizionali potrebbero rappresentare autentiche biblioteche biologiche nelle quali sono conservati microrganismi selezionati attraverso centinaia o migliaia di anni di interazione con le comunità umane.
L’industrializzazione della produzione alimentare ha garantito enormi progressi sul piano della sicurezza, della standardizzazione e della conservazione. Parallelamente, però, molte comunità microbiche tradizionali rischiano di scomparire insieme alle tecniche artigianali che le hanno mantenute nel tempo.
Sequenziare il loro DNA permette non soltanto di ricostruirne l’origine, ma anche di individuare geni, enzimi e capacità metaboliche potenzialmente interessanti per le biotecnologie alimentari.
Il kefir dello Yaghnob diventa così una sorta di archivio vivente dell’evoluzione microbica.
Dalla tradizione alla microbiologia del futuro
Il lavoro coordinato da Duccio Cavalieri dimostra quanto possa essere sottile il confine tra tradizione alimentare, evoluzione e biotecnologia.
Per millenni l’uomo ha selezionato comunità microbiche senza conoscerne il DNA e senza comprenderne i meccanismi molecolari. Oggi la genomica permette di leggere le tracce lasciate da questa lunga convivenza.
Come osserva lo stesso Cavalieri, i risultati aprono nuove prospettive sull’ecologia e sull’evoluzione dei lieviti parallelamente allo sviluppo delle società umane, andando molto oltre il ruolo storicamente attribuito a questi microrganismi nella produzione di pane, vino e birra.
La scoperta delle particolari capacità metaboliche dei ceppi dello Yaghnob potrebbe inoltre favorire nuove ricerche sui microrganismi degli alimenti fermentati e sulla loro possibile applicazione nella nutrizione e nelle biotecnologie.
Il messaggio scientificamente più interessante che arriva dal Tajikistan è forse proprio questo: dentro un alimento apparentemente semplice come il kefir può essere custodita una storia biologica iniziata molto tempo prima della microbiologia moderna. Una storia nella quale uomini e microrganismi si sono influenzati reciprocamente, generazione dopo generazione, lasciando oggi quella relazione impressa nel DNA dei lieviti.
