WYG - Advancing wine yeast genomics – exploring the evolutionary dimensions of domestication and the emergence of virulence

A domesticação corresponde à propagação controlada de um organismo de tal modo que se torna geneticamente distinto dos seus antepassados selvagens, tornando-o mais útil aos seres humanos. Além das plantas e dos animais, os microrganismos também foram domesticados, mas o nosso conhecimento dos fundamentos genéticos das modificações associadas a esse processo é muito incompleto. Uma melhor compreensão de tais mecanismos contribuirá para sugerir caminhos para o melhoramento genético de microrganismos.

Este projecto centra-se na levedura Saccharomyces cerevisiae, o principal microorganismo biotecnológico. Estudos recentes revelaram não só as etapas-chave da domesticação de S. cerevisiae, mas também o surgimento de estirpes patogénicas oportunistas, provavelmente uma consequência negativa da proximidade com os seres humanos.

Apesar dos avanços recentes, questões fundamentais permanecem sem resposta:

• Será que existiram eventos de domesticação múltiplos e independentes?
• Quais foram as alterações genómicas associadas a cada transição?

Além disso, o baixo nível de diversidade genética nos domesticados dificulta uma boa resposta à procura pelos consumidores de produtos mais diversificados e regionais, justificando a busca de novas fontes de variação.

Neste projeto pretendemos abordar questões detalhadas sobre as trajetórias e as consequências da domesticação de microrganismos. Estas questões têm relevância aplicada ao nível nacional porque têm a ver com a melhoria de estirpes regionais de vinho. Numa perspectiva mais vasta, irão proporcionar uma melhor compreensão dos mecanismos associados à transição do selvagem para o domesticado ao nível do genoma e do fenótipo.

As hipóteses a serem testadas derivam de um novo conceito aqui proposto e que sugere que a domesticação de leveduras, ao invés de uma mudança linear de um estado selvagem para um domesticado, é um processo evolutivo complexo que envolve eventos compostos e independentes e contacto persistente entre linhagens selvagens e domesticadas.

Serão abordadas três questões fundamentais:

1. Serão as estirpes regionais reconhecíveis ao nível genómico e fenotípico?
2. Resultarão algumas linhagens complexas e pouco conhecidas, como a da cachaça no Brasil, de rondas secundárias de domesticação, ou seja, de uma domesticação posterior de leveduras de vinho dando origem a novos fenótipos?
3. Será o aparecimento da virulência uma consequência de uma combinação de domesticação e exadaptação (a mudança na função de uma característica no decurso da evolução)?

Por outras palavras, estarão certos fenótipos domesticados melhor adaptados para colonizar o nicho humano? Embora inovadoras, as nossas hipóteses são baseadas em dados sólidos e testáveis experimentalmente.

Prevemos que os resultados terão implicações tanto para a ciência aplicada como para a ciência fundamental e trarão não apenas uma imagem genómica detalhada de variantes regionais, mas também uma nova perspectiva global da domesticação de microrganismos.