安妮·马登像牧羊人一样巧妙地驾驭着生物。但马登是一位微生物驯服者——她研究的生物覆盖了培养皿。马登不仅仅是观察细菌和真菌，她还看到了一个准备好工作的社群。如果没有真菌，就不会有对抗细菌的青霉素或拯救心脏的他汀类药物。如果没有细菌，世界上就不会有泡菜。泡菜！
“我们必须找到它。我们必须把它带到实验室，然后我们必须说服它做一些事情，”马登在罗利北卡罗来纳州立大学的一个实验室里告诉 NewsHour，她在那里担任环境微生物学家。
这些天，她的实验正热火朝天地进行着，她从蜜蜂身上提取微生物——酵母——并说服它们酿造啤酒。
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但别担心。它没有听起来那么恶心。没有发生“大规模灭虫”，最终的泡沫中也没有昆虫身体部位。
相反，大黄蜂啤酒酵母的发现让人回想起啤酒历史核心的偶然科学——并且也可能代表了 600 年来第一种能够酿造传统啤酒的新酵母。
大黄蜂啤酒冒出水面
大黄蜂啤酒始于 2014 年，作为一个学术科学展览项目。
北卡罗来纳州立大学的应用生态学家罗布·邓恩与校园研究酿酒师约翰·谢泼德联手，为来年在罗利举行的世界啤酒节开发一个科学主题展览。
邓恩之所以被邀请，是因为他以揭示我们日常生活中看不见的生物而闻名。多年来，他的实验室进行了一系列虫子普查，发现了各种各样的寄生者。
其中一个项目让罗利市的公民科学家擦拭他们房屋周围的灰尘，以寻找生物留下的微量 DNA。调查显示，一个普通的家庭包含多达 200 种虫子，一个由地毯甲虫、蚜虫、蟑螂、纸黄蜂、蜘蛛和衣鱼组成的繁荣的生态系统。
这甚至还不是最奇怪的部分。
“到目前为止，我们发现富裕的人家里的昆虫种类更多，有些人喜欢这样，另一些人不太喜欢，”邓恩在他的办公室里开玩笑说，办公室里摆满了古董地图和装满蜜蜂、苍蝇和蝴蝶的玻璃柜。
当团队将调查范围扩大到全国 700 多个家庭时，他们发现尘螨——其粪便和尸体引发过敏反应和哮喘——在东海岸最丰富。需要呼吸系统缓解？去西部吧。
另一项普查显示，巨型日本驼背蟋蟀这种入侵物种“在北美各地不知不觉地从地下室转移到地下室，”邓恩说。“人们不喜欢它们，因为它们会从黑暗中跳向你。”
该团队估计，仅在美国东部地区就可能存在 7 亿只这种拇指大小的蟋蟀 ——这最终可能对我们有利。他们发现来自这些蟋蟀肠道的新型细菌可以分解造纸业的废物，并将其转化为能量。
很少有实验室有能力在如此随机的环境中找到这样的微生物和虫子，所以如果有人能在野外找到酿酒细菌，那就是邓恩的团队。
但从哪里开始呢？
天哪，这酵母闻起来真香
啤酒、葡萄酒和其他酒类是用酵母制成的——来自真菌界的单细胞微生物。世界上已知有 1,500 多种酵母，然而自9000 年前的最早酿造时代以来，人类基本上只依赖两种产酒酵母——艾尔酵母和拉格酵母。
那是因为我们与酿酒酵母的合作关系可能始于意外，并通过偶然事件演变而来。科学家们直到 19 世纪 30 年代才意识到酵母是活的生物体，路易斯·巴斯德又花了 20 年时间才发现微生物如何将糖化学转化——发酵——成酒精。
酵母微生物学家认为，最早的酿酒师是在盲目摸索，他们被酵母发酵富含糖分的湿粮堆或果园里腐烂的水果时产生的甜味所驱动。
“很容易想象人们会认为这种气味非常适合做美味的面包。这种气味非常适合做美味的啤酒，我要把它保存下来，”邓恩说。面包、酸面团和啤酒配方由此而来，代代相传。
马登说，这些气味源于酵母和昆虫传粉者之间的古老关系。
酵母生活在花蜜中，在那里微生物以大量的糖为食。酵母产生酒精，以及那些刺激我们鼻子的甜味，反过来又吸引了嗡嗡作响的虫子。蜜蜂有时会因这种发酵的花蜜而喝醉。
但鲜花和水果会在寒冷的冬天枯萎，这也会杀死酵母，这意味着微生物需要一个逃生的地方。
“所以问题仍然是，酵母在冬天在哪里，酵母藏在世界的哪里？”马登问道。“酵母特别不擅长从一个地方移动到另一个地方。它们不具备其他微生物或其他更大的生物体拥有的许多技能。”
因此，酵母搭便车在昆虫传粉者身上，随着它们从一朵花移动到另一朵花。她说研究人员发现在冬眠的黄蜂身上发现了酿酒酵母，这些黄蜂在夏季访问这些糖源。
“我们实际上认为，基于意大利同事的一些工作，最早的啤酒和面包很可能也依赖于来自昆虫的酵母，”邓恩说。马登和邓恩从一个计划开始：拦截蜜蜂或黄蜂身上的酵母，希望能找到一种用来酿酒的酵母。
但是野生动物很脏，身上或体内覆盖或充满了数千种微生物。你不能只是把蜜蜂扔进果汁里，就指望它发酵。马登需要结合她的感官和现代微生物学。
她从北卡罗来纳州的田野开始，在那里她抓到了一只纸黄蜂——一种已知含有大量酵母的虫子。然后，她将它身上的每一种微生物都转移到一个培养皿中。几天后，培养皿上出现了一片微生物森林。
首先，她试图将培养皿上的酵母与其他真菌或细菌分离。“关键是要了解什么时候东西会以某种方式闪闪发光，”马登说。“它的颜色与其他颜色不同。它稍微不那么粘稠。”接下来，她挑选了一些酵母候选物，在新的培养皿上培养它们，然后用鼻子闻。发酵酵母由于它们从糖中产生的称为“感官特性”的化合物而散发出令人愉悦的气味。水果味和饼干味定义了啤酒的最终味道。
她的第三个任务是通过美国国立卫生研究院数据库运行这些候选物的 DNA，以确保她挑选的不是病原体。最后阶段是颜色编码的化学测试，因为要酿造啤酒，酵母必须能够处理麦芽糖——一种在麦芽大麦中发现的糖。如果酵母不能利用这些糖，它们就不会产生酒精。
如果试管变成鲜黄色，那么酵母就是赢家，可以用于酿酒厂了。
野生酵母，被驱逐
到目前为止，马登已经发现了两种酵母，一种来自一只黄蜂，另一种来自一只蜜蜂，它们都能够酿造啤酒。
“人们倾向于问我们有多少昆虫为了酿造啤酒而死亡，答案是非常少。一旦酵母被分离出来，我们就可以永远使用酵母，而无需回到那些昆虫身上，”马登说。“为了酿造我们酿造的所有不同的大黄蜂啤酒，我们只杀死了两只虫子。你可能在去酒吧买啤酒的路上杀死了更多的虫子。”
她挑选的酵母落到了北卡罗来纳州立大学的研究酿酒师约翰·谢泼德手中，他发现大黄蜂啤酒酵母在酿造中占据着独特的地位。谢泼德说，许多野生酵母在国产啤酒行业中被认为是污染物，因为它们会产生许多异味。
但曾经有一段时间，野生酵母在酒精生产中是不可避免的。当你不知道微生物覆盖了你身体的每一寸……以及几乎所有其他东西时，很容易污染你的食物。
最早的酿酒师认识到，啤酒桶的顶部可以保存下来并重复使用，以酿造出稳定的产品。他们万万没想到，它还包含一种微生物混合物，主要由艾尔酵母（物种：酿酒酵母）组成。当然，他们的批次偶尔可能会被混合物中的其他微生物弄脏——你好，酸啤酒！但这种做法在文明开始的温暖地区效果很好。
随着人们迁移到德国和北欧的寒冷气候中，这种策略变得不太可行，在那里，酿造业的“大爆炸”最终发生了。
在 15 世纪早期和中期，巴伐利亚酿酒师偶然发现了拉格酵母，这在技术上是桶底剩下的残渣。
威斯康星大学的遗传学家克里斯·托德·希廷格说：“突然之间，他们现在可以在较低的温度下酿造，并获得更清爽、更纯净的味道。”他没有参与大黄蜂啤酒项目。
冷酿使啤酒不太容易变质，并引发了家酿啤酒的时代。1516 年 4 月，巴伐利亚颁布了《纯净法》——一项“纯度法令”——将啤酒的成分限制为麦芽大麦、水、啤酒花和底部发酵剂（拉格酵母）。
再加上蒸汽机和殖民主义，拉格风格的啤酒最终传播到世界各地。希廷格说，如今，适应寒冷的拉格酵母占全球啤酒市场的 90%，例如 Miller、Budweiser、Heineken、Stella Artois 和 Corona 等大品牌。艾尔酵母则被保留用于特色菜单：淡色艾尔啤酒、印度淡色艾尔啤酒、烈性黑啤酒、波特啤酒和小麦啤酒。
谢泼德说，艾尔酵母和拉格酵母成为标准，因为它们在不添加天然风味的情况下可以产生大量的酒精。
它们是基本的贝基——平淡且容易受影响，比早期的酿酒师可能猜到的更相似。
三十年前，现代遗传学揭示拉格酵母是艾尔酵母的“活着的后裔”——后者与一种被鉴定为真菌酵母菌的酵母菌株交配而产生的，希廷格和阿根廷生物学家迭戈·利布金德在 2011 年发现了这种菌株。此外，驯化将这些菌株推向了遗传瓶颈，迫使它们产生越来越多的酒精，同时失去了在野外生存所需的特性。
野生酵母呢？对于酿酒师来说，野生酵母变成了你忘记邀请参加派对的臭朋友——除了酸啤酒的爱好者之外，所有人都将它们驱逐出去，酸啤酒需要一种奇怪的味道。
野生酵母，正在崛起
大黄蜂啤酒酵母应运而生。它是野生的，但可以酿造传统的拉格风格啤酒，而没有臭味。但是使用大黄蜂啤酒酵母，谢泼德也可以调整发酵条件，这样就可以在不添加蜂蜜的情况下产生蜂蜜味。再次调整它们，他就可以酿造出淡淡的酸味啤酒。
谢泼德说：“这些野生酵母的适应性意味着，如果你改变条件，它们会在啤酒中给你带来截然不同的风味。”
大黄蜂啤酒团队对酸啤酒特别感兴趣，酸啤酒通常很难调制。
“的确如此。传统的酸啤酒工艺要复杂得多，因为你有这个生物群落来启动发酵，”希廷格说。
人们从难以想象的地方获取这些非常规的生物。（俄勒冈州的一位酿酒师用从他的胡须中提取的野生酵母酿造了一种酸啤酒。）但由于它们的不可预测性，典型的酸啤酒需要数月或数年的时间才能酿造出来。
大黄蜂啤酒在几周内就能完成同样的工作。邓恩、马登和谢泼德已经为这些菌株申请了专利并获得了许可，这些菌株是拉克酵母——一个在 1 亿年前从艾尔酵母和拉格酵母中分离出来的群体。其他研究人员已经测试了拉克酵母菌株用于啤酒生产，但大黄蜂啤酒菌株是第一个计划商业化的菌株。这部分是因为大黄蜂啤酒酵母在合适的条件下产生的酸是其他菌株的 10 倍，这正是酸啤酒的浓郁味道的来源。
马登说：“在口感、风味和香气以及工业性能方面，还有更多不同的特征。”
他们还为重复在野外发现产啤酒菌株的壮举奠定了基础。
希廷格说：“[大黄蜂啤酒]可能是一种介于酸啤酒和艾尔啤酒之间的新型啤酒。”
北卡罗来纳州的深河酿酒厂今年早些时候推出了第一批用大黄蜂啤酒酵母酿造的啤酒。
“所以我们最近研究了一种驼背蟋蟀、一只大黄蜂、一只黄蜂——我们发现了三件对社会有用的东西，”邓恩说。“两种是用于酿造啤酒的新酵母，一种是用于分解废物的新型细菌。”
邓恩继续说道，现在想象一下可能隐藏在全球数百万未知昆虫中的东西。
“谁知道我们会在那里发现什么？可能是新的药物化合物。可能是更多用于啤酒的新酵母。可能是帮助我们制造能量的新细菌。”邓恩说。
“而我们才刚刚开始寻找。”
本文经PBS NewsHour许可转载。它于 2017 年 6 月 16 日首次发表。