У барной стойки. Алкогольные напитки как наука и как искусство

На самом деле склонность некоторых видов дрожжей собираться в хлопья и опускаться во время брожения на дно – так называемая флокуляция – до сих пор представляет проблему для пивоваров и исследователей. Дрожжи для эля не собираются вместе, поэтому они всплывают на поверхность жидкости, а дрожжи, используемые для производства эля, весьма склонны к склеиванию, и образуемые ими хлопья тонут. Если вы используете дрожжи, чтобы изучать их рост в жидкой питательной среде, например в бражке, эта самая флокуляция доставит вам много хлопот. С клейкими дрожжами гораздо сложнее работать[57 - Sebastiaan Van Mulders et al. «The Genetics Behind Yeast Flocculation: A Brewer’s Perspective». In: Yeast Flocculation, Vitality, and Viability. Proceedings of the 2

International Brewers Symposium, Alex Speers, ed. (St. Paul, Minn.: Master Brewers Association of the Americas, 2012): 36.]. Но если вы пытаетесь создать конкретный вид пива или восстановить ваши дрожжи после получения браги – вам будет полезно знать, что это, черт возьми, за флокуляция такая.

Оказывается, клеточные оболочки дрожжей верхового брожения отталкивают воду, что теоретически означает, что они более склонны прилипать к пузырькам углекислого газа и всплывать на поверхность[58 - R. Alex Speers. «A Review of Yeast Flocculation». In: Yeast Flocculation, Vitality, and Viability. Proceedings of the 2

International Brewers Symposium, Alex Speers, ed. (St. Paul, Minn.: Master Brewers Association of the Americas, 2012): 3.]. Поверхности клеток дрожжей низового брожения покрыты ворсинками (их называют фимбриями), которые заставляют клетки приклеиваться друг к другу подобно колючкам репейника. Если удалить эти ворсинки, пропустив дрожжи через дезинтегратор (измельчитель, если попроще)[59 - Удалить ворсинки с поверхности дрожжевой клетки – задача очень сложная. Вряд ли пропускание через измельчитель позволит этого добиться. Скорее, дрожжи просто погибнут. Но сама по себе идея интересна. – Прим. ред.], то дрожжи больше не смогут «кучковаться»[60 - Ibid., 5.].

Дрожжи низового брожения для изготовления лагера – типа тех, что Хансен назвал S. сarlsbergensis, – в наше время обычно называют Saccharomyces pastorianus – дрожжи Пастера. Сегодня большинство пивоварен по всему миру используют именно этот тип дрожжей. По правде говоря, пивовары и виноделы не имеют ничего против флокуляции – благодаря ей проще извлекать дрожжи после того, как они переработали весь сахар. Возможно, именно поэтому после веков селекции штаммы пивных дрожжей склонны склеиваться в хлопья, а «дикие» штаммы обычно этого не делают[61 - Chris White and Jamil Zainasheff. «Yeast: The Practical Guide to Beer Fermentation» (Boulder, Colo.: Brewers Publications, 2010): 27.]. Но вид S. pastorianus жил и процветал только благодаря пивной отрасли – без человека он бы не выжил. Никто не знал, откуда взялся этот вид дрожжей. Впрочем, и происхождение других видов было покрыто тайной – откуда они берутся в дикой природе? И как людям удалось найти дрожжи, с помощью которых можно делать хороший хлеб и хорошее пиво?

Именно этими вопросами уже в наше время задался ученый-генетик по имени Джастин Фэй. В начале 2000-х он начал собирать образцы дрожжей, обращаясь за ними к разным людям. Поступив на должность исследователя в Вашингтонский университет, он понял, что при помощи технологии секвенирования генома сможет получить ответы на некоторые из своих вопросов. «Мы имели на руках огромное количество информации о S. cerevisiae, добытой в результате многолетних лабораторных исследований. Но нам все равно было почти ничего не известно о происхождении этих микроорганизмов, – говорит Фэй. – Большинство образцов были получены из пекарен, пивоварен и виноделен. Какое-то время мы считали, что дрожжи – это одомашненный вид, как, например, собаки, рогатый скот или кукуруза». Но затем начали обнаруживаться образцы, которые не были получены в местах промышленного применения дрожжей. Люди стали размещать такие штаммы в хранилищах, подобных NCYC. Многие из таких образцов были взяты с деревьев, а некоторые – из больниц. «Вопрос был в том, являются ли эти дрожжи „одичавшими собаками“ – не „сбежали“ ли они с виноградника или пивоварни? Или же это дикие предки привычных нам дрожжевых штаммов?» – говорит Фэй.

Мы говорим об одомашнивании – процессе приручения чего-то дикого. Как объясняет Фэй, речь идет о «видах, специально модифицированных для того, чтобы они могли выполнять полезные функции для нашей пользы, решать наши конкретные задачи». Для этого недостаточно приручить и выдрессировать одно животное. Одомашнивание включает разведение и селекцию, в ходе которой на протяжении многих поколений на генетическом уровне происходит отбор наиболее подходящих к нашим нуждам свойств вида. Например, быки и коровы полностью одомашнены: человек употребляет в пищу их мясо и молоко, и в природе не существует диких коров. Фермерские свиньи не рождают диких кабанов. (Они отличаются клыками. И скверным нравом.)

Мы имеем довольно ясное представление о том, когда были одомашнены некоторые виды. В этом нам помогает секвенирование генома. Можно изучить различия между генами дошедших до нынешних времен одомашненных видов и родственных им диких видов – именно это Фэй надеялся проделать с генами дрожжей. Поскольку гены мутируют с известной скоростью, то чем больше различий в генах, тем больше времени прошло с момента разделения видов[62 - Следует заметить, что частота мутаций для разных организмов и даже для разных типов клеток может быть существенно различной. Для дрожжей за ориентир можно принять одно изменение гена на 6000 делений клетки. – Прим. ред.].

Разница между дикими и одомашненными видами была лучше всего продемонстрирована одним классическим экспериментом, проведенным, кстати, не на микроорганизмах, а на довольно крупных млекопитающих. В 1953 году советский биолог Дмитрий Беляев, работавший в Новосибирском институте цитологии и генетики, решил узнать, как 15 000 лет назад волки превратились в собак[63 - Evan Ratliff. «Taming the Wild». National Geographic, March 2011, accessed September 7, 2013; http://ngm.nationalgeographic.com/2011/03/tam-ing-wild-animals/ratliff-text]. Он обзавелся 150 дикими серебристо-черными лисицами, которых собрал в близлежащих пушных хозяйствах, и вместе со своими студентами и коллегами принялся за их разведение. Для эксперимента он выбирал только самых дружелюбных лисиц – тех, которые не боялись кормивших их людей и готовы были подходить к ним за едой (и не кусались), а не тех, которые в ужасе съеживались в глубине клеток. Всего через шесть поколений лисы Беляева были ручными, словно щенки. Они и были похожи на щенков – разной окраски, со свисающими ушами, игривые даже во взрослом возрасте[64 - На основе популяции серебристо-черных лисиц Дмитрием Беляевым и его коллегами была выведена группа лис, похожих по поведению на собак. Произошедшие в ходе эксперимента внешние изменения – появление у некоторых особей белых пятен из-за частичной потери меланина, а также закрученных хвостов и свисающих ушей – исследователи связывали с уменьшением уровня адреналина у лисиц из-за жизни в неволе. – Прим. пер.]. Выведенные лисицы приобрели внешние характеристики домашних животных. Они были игривыми, и им навилось общество человека.

Эксперимент Беляева все еще продолжается. В опытном хозяйстве содержится и контрольная группа обычных лис – специально отобранных, очень диких даже по сравнению с другими дикими собратьями, рычащих и скалящихся. За годы эксперимента сибирским исследователям удалось получить похожие результаты среди норок и крыс, и недавно генетики начали изучать ДНК лис, пытаясь связать изменения фенотипа в процессе одомашнивания с переменами, происходящими в генотипе животных. Это весьма сложная задача для любого признака, но особенно – для сложных типов поведения.

Эти эксперименты отражают исключительно рукотворные составляющие одомашнивания – то есть полученные человеком намеренно. Они не касаются более ранних непреднамеренных изменений, которые происходили, пока люди жили в осторожном симбиозе с существами, которые впоследствии были одомашнены. Но другие исследователи попытались заглянуть и за эту дверь. В одной из статей, вышедшей в 2003 году, венгерские биологи описывают эксперимент, аналогичный тому, который проводил Беляев. Они выращивали волчат и щенков-собак бок о бок. И те и другие выросли ручными. И те и другие оказались смышлеными. Но во время экспериментов по социальному взаимодействию обнаружилось, что собаки рассчитывали на помощь людей-хозяев, в то время как волки полагались только на свои силы. У них не было инстинктивного ощущения партнерства с человеком, отмечали исследователи. А собаки ожидали от людей поддержки и помощи[65 - Jason G. Goldman. «Dogs, But Not Wolves, Use Humans as Tools», Scientific American Blogs, accessed September 7, 2013; http://blogs.scientificamerican.com/thoughtful-animal/2012/04/30/dogs-but-not-wolves-use-humans-as-tools/].

Когда-то волки впервые оторвались от своих стай, чтобы присоединиться к людям, которые занимались охотой и собирательством. Волкам пришлось учиться вилять хвостом и не поедать человеческих детенышей – а взамен получить возможность забыть об охоте, спать у огня и получать от людей остатки их пищи. Были ли они тогда версией Canis lupus[66 - Волк обыкновенный, или серый волк (лат.). – Прим. пер.] – огромных злобных тварей, обитавших на Аляске, или иного, более адаптивного вида? Мы думали, что мы их приручили, но, может быть, это они приручили нас[67 - Происхождение домашних собак Canis familiaris от волков сейчас не считается очевидной версией. Не так давно появилась теория происхождения собак от шакалов. С генетической точки зрения она больше похожа на правду. Хотя волки, конечно, симпатичнее. – Прим. ред.].

Такого рода эксперименты можно проводить и с микроорганизмами. И это гораздо проще. У Джастина Фэя был живой образец диких дрожжей: S. paradoxus. Дрожжи этого вида приходятся родственниками пивным дрожжам, но их не используют в лабораториях или в алкогольной промышленности. S. paradoxus живут на дубах – в коре или в древесном соке. Как и дрожжи вида S. cerevisiae, этот вид питается сахарами и выделяет этиловый спирт.

Вместе с другим исследователем – Джозефом Бенавидсом – Фэй смог собрать 81 образец дрожжей[68 - Justin C. Fay and Joseph A. Benavides. «Evidence for domesticated and wild populations of Saccharomyces cerevisiae». PLoS genetics 1 (2005): 66–71.]. Большинство из них поступило с виноделен, но удалось добыть и дрожжи, используемые для изготовления японских напитков саке и сётю (дистиллята саке). В коллекции есть образцы, с помощью которых готовят африканское пальмовое вино – алкогольный напиток из пальмового сока, а также дрожжи для производства индонезийских дрожжевых рисовых пирогов. Есть и один образец дрожжей для яблочного сидра. Девятнадцать штаммов дрожжей были добыты из коры дубов или собраны в больницах у инфицированных пациентов с иммунными нарушениями.

Имея на руках такую коллекцию, Фэй смог выявить около 180 полиморфных участков генов – то есть таких фрагментов генома, которые у разных штаммов были различными, – провел их сравнение и получил такие результаты: наиболее близкими к S. paradoxus и, следовательно, самыми старыми оказались штаммы, извлеченные из дубов Африки и Северной Америки, а также те, что были найдены в больницах. Из образцов, которые использовались для брожения, самыми старыми были штаммы из Африки, а гены штаммов для изготовления вина и саке обладают наибольшей близостью друг к другу.

На основе полученных результатов Фэй сделал следующие предположения: S. cerevisiae – одомашненная форма африканских дрожжей, возникшая примерно 11 900 лет назад. Дрожжи для саке имеют то же происхождение, но одомашнены были лишь 3800 лет назад, а дрожжи для вина – 2700 лет назад. Фэю не удалось добиться желаемой точности, потому что для ряда вычислений требовалось знание срока жизни поколения дрожжей – времени от рождения до воспроизведения, а многочисленные оценки учеными этого срока различаются между собой в десятки раз. Но в целом оценки Фэя согласуются с данными археологов, которые датируют наиболее древние из обнаруженных свидетельств виноделия и изготовления саке примерно теми же годами, что и Фэй. «На мой взгляд, самый важный вывод этого исследования в том, что популяция дрожжей имеет развернутую структуру, как и многие другие одомашненные организмы и виды, – говорит Фэй. – Есть дрожжи, которые использовались для приготовления вина, и все группы таких дрожжей генетически сходны. Есть дрожжи для саке, и их гены тоже имеют очень много общего. Существует генетическая структура, соответствующая каждому из назначений дрожжей».

Происхождение выделенного Хансеном штамма дрожжей для изготовления лагера было неизвестно. Оказалось, что его генотип наполовину совпадает с генотипом S. cerevisiae, но другая половина оставалась полной загадкой. (Интересно, что промышленным дрожжам свойственно бесполое размножение, однако они могут скрещиваться с другими штаммами дрожжей.) В 2011 году «охотники за дрожжами» (команда из Португалии и Аргентины) решили во что бы то ни стало разгадать тайну происхождения «карлсбергских» дрожжей.

Они отправились на поиски диких дрожжей в леса Патагонии[69 - Патагония – местность в Южной Америке на территории Аргентины и Чили. – Прим. пер.] и принялись обследовать там буковые деревья, потому что в той части света бук занимает ту же экологическую нишу, что и дуб на севере. «Наши деревья часто поражаются древесным грибком, который называется циттария, – рассказывает местный биолог Диего Либкинд. – В зоне роста этого грибка на дереве образуется опухоль – ветки опухают». Весной на деревьях появляются круглые образования бежевого цвета – по сути, это круглые древесные грибы, которые содержат почти 10 % сахара. На них поселяются дрожжи различных видов и начинают питаться ими. «Созревшие грибы падают на землю, – говорит Либкинд. – Когда они начинают бродить, можно учуять алкогольный аромат». Местные туземцы делали из этих забродивших плодов напиток («не слишком вкусный», – признает Либкинд). При этом сами плоды продаются на рынке (их называют ллао-ллао) и сами по себе вполне пригодны в пищу.

В конце концов концентрация спирта внутри гриба-плода становится такой высокой, что выдержать ее способен только один вид дрожжей. Когда коллеги Либкинда расшифровали ДНК этих дрожжей, оказалось, что это неизвестный ранее вид, а его гены совпадают с неразгаданной половиной генома карлбергских дрожжей. Либкинд с коллегами назвали этот вид дрожжей S. eubayanus. В его геноме было несколько уникальных генов, и некоторые из них отвечали за сахарный обмен[70 - Diego Libkind et al. «Microbe Domestication and the Identification of the Wild Genetic Stock of Lager-brewing Yeast». Proceedings of the National Academy of Sciences 108, no. 34 (August 22, 2011); doi:10.1073/ pnas.1105430108]. «Нам известно, что все изменения, которые мы видим, – это результат одомашнивания в результате пивоварения, – говорит Либкинд. – Менее эффективные гены постепенно исключались, а более эффективные занимали все более прочные позиции». Выбирая партии дрожжей, благодаря которым удавалось получить лучшее пиво, ребята из Carlsberg фактически проводили селекцию, аналогичную той, которой Беляев с коллегами занимались со своими лисицами в Сибири. Дрожжи, если можно так выразиться, делались более «дружелюбными» – их становилось все легче использовать, они были все более эффективными, «стремились» делать все более освежающий лагер, и все это в обмен на «чесание животика» – хорошее обращение человека.

Группа Либкинда еще не закончила свое исследование. «Теперь мы разберемся с элями», – говорит ученый. Он и его коллеги продолжают собирать образцы штаммов дрожжей – из вискарен, с фабрик по производству саке, из дикой природы – и пытаются понять, откуда они произошли. «Теперь мы знаем, что дрожжи для пивоварения представляют собой смесь различных видов, – говорит Либкинд. – Штамм, который мы называем S. cerevisiae, на самом деле лишь наполовину cerevisiae, а 20 % его генома относится к штамму uvarum. Нам известно, что многие из бельгийских пивных штаммов дрожжей представляют собой смесь uvarum и другого штамма вида Saccharomyces. В общем, исследователям еще есть над чем трудиться.

Самое странное, что в Европе никто не находил дикого штамма S. eubayanus, который был обнаружен в Патагонии. Неизвестно, как он попал в Европу, чтобы образовать гибрид с S. cerevisiae. «Был импортирован из дальних стран после посещения европейцами какой-нибудь заокеанской ярмарки» – вот единственная догадка, высказываемая исследователями. В общем, это еще одна пока не разгаданная тайна.

Предполагается, что древние пекари, виноделы и пивовары оказывали на дрожжи селективное давление, заставляя их работать в определенных емкостях для ферментации, с определенными сортами винограда, в определенных регионах. Люди покупали напитки у тех производителей, кто добивался наилучшего вкуса своей продукции, или получал наиболее предсказуемые результаты, или производил самый дешевый продукт, – тем самым увековечивая дрожжи этих производителей. А поскольку дрожжи, как известно, легко поддаются мутациям, в отрасли постоянно появлялись новые штаммы, и священным долгом пивовара было сохранение старых штаммов дрожжей. Вот почему в приданое молодых женщин входили образцы хлебной закваски, передаваемые от матери к дочери из поколения в поколения. И вот почему сегодня производители алкоголя постоянно возвращаются к сохраненному замороженному образцу своих дрожжей, чтобы вырастить из него дрожжи для производства своего продукта, – вместо того чтобы просто взять дрожжи из последних произведенных партий. И именно поэтому в 1960 году, прежде чем бежать с Кубы (не дожидаясь гонений со стороны революционного правительства), Даниэль Бакарди уничтожил все образцы быстродействующего штамма дрожжей, которые использовались для приготовления знаменитого рома: семья Бакарди планировала начать производство в Пуэрто-Рико и не хотела, чтобы новое кубинское правительство смогло выпускать конкурирующий продукт[71 - W. Blake Gray. «Bacardi, and its yeast, await a return to Cuba». Los Angeles Times, October 6, 2011, accessed September 7, 2013; http://latimes.com/features/food/la-fo-bacardi-20111006,0,1042.story].

Конечно, есть и исключения. Бельгийское пиво сорта ламбик бродит в огромных открытых резервуарах за счет микроорганизмов, оставшихся на стенках и находящихся в воздухе (в противоположность традиционному методу, при котором в емкость закидывают порцию купленного или бережно сохраненного штамма дрожжей). Пиво сортов ламбик часто бывает достаточно кислым – возможно, из-за дрожжей вида Brettanomyces и сопровождающих их бактерий, выделяющих уксусную кислоту. Обычно пивовары и виноделы боятся этих микроорганизмов. Традиционным производителям алкоголя приходится строго придерживаться санитарных требований, чтобы нежелательные микроорганизмы не попали в емкость для брожения и не привнесли в пиво нестандартные вкусы. Но это не значит, что производители пива семейства ламбиков беспечно относятся к своим дрожжевым штаммам: один из таких пивоваров пришел в ужас, когда ему сообщили, что в его помещении для брожения требуется заменить крышу. Он был уверен, что его пиво приобретает свой уникальный вкус благодаря колонии дрожжей, живущих в стропилах потолка. Поэтому он построил новую крышу поверх старой[72 - Jacques De Keersmaecker. «The Mystery of Lambic Beer». Scientific American (August 1996).].

С другой стороны, если нам известно, что дрожжи подвержены мутациям, мы можем контролировать их изменения и использовать их себе на пользу. К примеру, производители саке в Японии судили о том, как идет брожение, по высоте пенной шапки, образующейся в чане. Следовательно, в чанах нужно было оставлять свободное место для пены, а это уменьшало объем получаемого продукта. Поэтому в 1960-х годах известный исследователь саке по имени Хироси Акияма решил вывести новую породу дрожжей. Он знал, что бывает брожение и без образования большого количества пены, а еще ему было известно, что дрожжи прилипают к пузырькам, поэтому он взял классический штамм дрожжей для саке – Kyokai № 7 – и начал проводить эксперименты с брожением. Он снимал пену и при помощи процеживания собирал дрожжи, оставшиеся в жидкости (дрожжи для саке не образуют хлопьев). Именно эти дрожжи он использовал для дальнейшего разведения.

Акияма повторял процесс снова и снова. Он назвал эту технику «пузырьковым методом». В конце концов он получил штамм дрожжей, которые не давали большого количества пены. Акияма назвал этот штамм Kyokai № 701. В своей книге «Саке: Суть 2000-летней японской мудрости, приобретенной благодаря приготовлению алкогольных напитков из риса» он писал: «Сегодня, спустя сорок лет после успешного выведения этих не образующих пены дрожжей, их использует около 80 % японских производителей алкоголя. Успех этого эксперимента стал одним из самых выдающихся событий моей жизни»[73 - Hiroichi Akiyama. «Sakе: The Essence of 2000 Years of Japanese Wisdom Gained from Brewing Alcoholic Beverages from Rice», trans. by Inoue Takashi (Tokyo: Brewing Society of Japan. 2010): 95.].

Исследования Акиямы оказались столь значительными, что его работа и его дрожжи даже вдохновили поэта на написание стихов:

В сосуде день за днем без конца появляются и исчезают пузырьки.
Легкое тепло сосуда – свидетельство жизни, которая бурлит внутри него[74 - Ibid., 95.].

Приручение дрожжей – и, возможно, приручение дрожжами нас – продолжается по сей день. Чтобы лучше понять жизнь дрожжей, мы основали целые биологические дисциплины – ведь понимание природы этих организмов помогает ученым лучше понять и человеческую природу. Чтобы сохранить и защитить любимые нами дрожжи, мы возводим специальные сооружения – например, комнаты для дрожжей, которые есть на крупных алкогольных производствах, или лаборатории с коллекциями типа NCYC. Не обладая собственным разумом, дрожжи вдохновили нас на создание цивилизации.

2

Сахар

В 1854 году коммодор Мэтью Кэлбрейт Перри прибыл со своей эскадрой в Токийский залив, чтобы под угрозой войны вынудить японское правительство подписать договор, положивший начало дипломатическим и торговым отношениям с Японией. До этого события Япония сохраняла строгую – практически ксенофобскую – изоляцию, но прибытие Перри и его эскадры переломило ситуацию и заставило японцев учиться общаться с миром, с которым у них было очень мало общего.

Насколько Япония отличалась от Запада – от части света, которую она многие века практически игнорировала? Скажем, подобно большинству из нас, японцы время от времени позволяли себе расслабиться при помощи порции алкоголя, и этот алкоголь изготавливался при помощи дрожжей. Но субстрат – основа напитка – отличался от того, который использовали в Европе и в Новом Свете. Gaijin – что буквально значит «чужие люди», иностранцы, – использовали фрукты или злаки типа ячменя. В Японии использовался особый злак – рис.

Дрожжи питаются сахаром – но в природе существует множество различных типов сахаров, и не все из них дрожжам по вкусу. Дрожжи вида S. cerevisiae готовы переваривать простые сахара, содержащиеся в большинстве фруктов[75 - Простые сахара – углеводы, относящиеся к классу моносахаридов. Наибольшее распространение в природе имеют гексозы и пентозы, моносахариды, содержащие соответственно 5 или 6 атомов углерода. Общая формула углеводов СnH

nOn. – Прим. ред.]. Со злаками дело обстоит сложнее: их сахара заключены внутри полимеров – гигантских молекулярных структур, в которых молекула сахара выступает базовым элементом вроде кирпичика Lego. Один из таких полимеров – это крахмал, другой – целлюлоза, которая содержится в древесине. Дрожжи не могут разорвать Lego-конструкции, то есть не способны добраться до более простых элементов сахаров, чтобы питаться ими.

Существование пива и саке доказывает, что и азиатская и западная культуры смогли разрешить эту проблему. Но тысячу лет назад эти культуры прибегли к совершенно разным подходам, которые, впрочем, повели их по параллельным дорогам. Эти дороги говорят нам не столько о культурных различиях, сколько о значимости для человека процесса приготовления алкоголя, а также о самой молекуле сахара. Дело в том, что, поскольку людям хотелось получить выпивку – а им действительно очень, очень этого хотелось, – им пришлось найти способ расщеплять крахмал.

Полвека спустя после прибытия Перри в Японию одному молодому химику чуть было не удалось подарить западному миру азиатскую технологию. Пока он пытался это сделать, он узнал о сахаре много нового. И оказался близок к тому, чтобы перевернуть мир алкоголя с ног на голову.

Этого химика звали Йокичи Такамине, он родился в японском городе Такаока в тот же год, когда Перри впервые прибыл в Йокогаму[76 - Joan Bennett, Presentation at the 2012 American Society for Microbiology Meeting, 6/17/12.]. Отец Такамине был врачом и работал на правителя (назовем его мэром) города Кага. Он проявлял необычный для того времени интерес к западному миру – например, знал голландский язык[77 - K. K. Kawakami. «Jokichi Takamine: A Record of His American Achieve-ments» (New York: William Edwin Rudge, 1928): 1.]. Семья матери Такамине владела предприятием по производству саке[78 - Bennett ASM presentation.]. Открытие западного мира, которое произошло благодаря Перри, вдохновило мэра Каги на то, чтобы отправить делегацию из подростков и молодежи в «открытый» портовый город Нагасаки, чтобы они получше узнали gaijin – чужестранцев. Так двенадцатилетний Такамине отправился в чужие края за 600 миль от дома, чтобы жить там в европейских семьях и учить английский язык. Он окончил недавно основанный Токийский университет, а затем поехал в Шотландию по программе обмена, спонсируемой японским правительством[79 - Kawakami, Takamine, 8.]. Благодаря этому международному опыту Такамине в то время оказался одним из самых лучших знатоков Запада среди японской молодежи.

Вернувшись в 1883 году в Токио, он получил работу в Министерстве сельского хозяйства и торговли. Ему предстояло найти способы индустриализировать и расширить самобытную японскую промышленность, чтобы вывести ее на международный рынок, и эту работу он решил начать с саке. Почему его заинтересовал именно этот продукт – никто толком не знает. В Токийском университете химию ему преподавал профессор, которого больше интересовала неорганическая химия и которому не было никакого дела до ферментов и вызываемого ими брожения[80 - Hiroichi Akiyama. «Sakе: The Essence of 2000 Years of Japanese Wisdom Gained from Brewing Alcoholic Beverages from Rice», trans. by Inoue Takashi (Tokyo: Brewing Society of Japan, 2010): 115.]. У Такамине была возможность прочесть изданную в 1881 году книгу Р. В. Аткинсона «Химия изготовления Саке»[81 - R. W. Atkinson. «The Chemistry of Sake Brewing» (Tokyo: Tokyo University, 1881).] – один из первых научных трудов на тему алкоголя. Но нам неизвестно, читал ли он эту книгу. Одним из лекторов Токийского университета был немецкий химик Оскар Коршельт, написавший в 1878 году статью «О саке» («?ber sake»), но, по всей видимости, он не был преподавателем Такамине[82 - Akiyama, Sakе, 115.].

Возможно, интерес Такамине возник благодаря опыту семьи его матери в производстве саке, а еще из-за того, что саке – это один из пищевых продуктов, который является характерной частью японской культуры. На местном языке саке называли nihonshu. Его делают из риса, что тоже выделяет его из общего ряда. (В Японии рис называют gohan, что буквально означает «еда».) Но еще более важно то, что для изготовления саке, помимо дрожжей, требуется еще один ингредиент – грибок под названием кодзи.

Кодзи – это ключевой элемент японской кухни: с его помощью готовятся саке, соевый соус, мисо (паста из ферментированной сои, которая составляет основу для одноименного супа), рисовый уксус и соевый сыр тофу[83 - Katsuhiko Kitamoto. «Molecular Biology of the Koji Molds». Advances in Applied Microbiology, 51 (January 2002): Table I.]. Технически кодзи – это плесневый грибок вида Aspergillus oryzae. Если вы разбираетесь в инфекционных заболеваниях, этот факт может вас, мягко говоря, встревожить – ведь большинство представителей рода Aspergillus весьма опасны. Например, вид Aspergillus fumigatus – грибок, обитающий на различных растениях, – может вызывать у человека болезнь под названием аспергиллез, который проявляется тяжелыми аллергическими реакциями, пневмонией, а иногда возникновением аспергиллом – кровоточащих сферических образований в легких[84 - «Aspergillosis». National Library of Medicine, last modified May 19, 2013, accessed September 7, 2013; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed-health/PMH0002302/]. Некоторые из грибов рода Aspergillus производят афлатоксины – чрезвычайно опасные яды, вызывающие поражения печени, почек, легких. Инфицированные таким грибком злаки (чаще всего кукуруза) становятся токсичными и канцерогенными[85 - KeShun Liu. «Chemical Composition of Distillers Grains, a Review». Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59 (March 9, 2011): 1521.]. Иными словами, некоторые из родственников кодзи – настоящие чудовища.

Впрочем, сам кодзи – очень милый зверек. Как и дрожжи, это прирученный микроорганизм, ставший центральным компонентом чрезвычайно важного процесса – как в культурном, так и в экономическом смысле. Как и дрожжи, долгое время он представлял собой загадку для человека. Впервые упоминания о нем встречаются в китайских летописях 300-х годов до нашей эры и в японских летописях, датируемых 725 годом[86 - Ibid., 6.]. Спустя сто лет – то есть около тысячи лет назад – изготовление и продажа кодзи были в Японии весьма прибыльным бизнесом[87 - Ibid., 36.]. Предприятия под названием moyashi продавали в Японии грибок A. oryzae начиная с XIII века[88 - Masayuki Machida, Osamu Yamada, and Katsuya Gomi. «Genomics of Aspergillus Oryzae: Learning from the History of Koji Mold and Exploration of Its Future». DNA Research 15 (August, 2008): 174.].

Несмотря на кажущуюся простоту действия, кодзи действительно совершает маленькое чудо: он превращает крахмал в сахар. Такамине не знал, как это происходит, – тогда никому это не было известно, – но он, вероятно, догадывался, что разгадка этой тайны поможет ему разбогатеть.

Сахар – это самое важное вещество на Земле.

Вы скажете, что этого звания больше заслуживает вода. Понимаю. Вода действительно незаменима, чтобы растворять и переносить другие молекулы из одного места в другое – как внутри нашего тела, так и в окружающей нас природе. Благодаря воде химические вещества сталкиваются друг с другом, и в результате происходит много интересного. Но присудить воде награду «Лучшая молекула» – все равно что присудить бумаге награду «Лучшая книга». Вода – это средство, своего рода фон. А сахар – это топливо. Это бензин в наших баках – молекула, в которой запасена энергия, необходимая нам – живым существам, – чтобы оставаться живыми.

(И, в отличие от настоящего бензина, сахар растворим в воде, благодаря чему он легко перемещается внутри нашего тела.)

По сути, сахар – это жизненная сила, энергия. Она хранится в связях, удерживающих атомы внутри молекулы вместе. Сахар – это углевод, то есть он состоит из атомов углерода, выстроенных в форме пяти- или шестиугольников, в вершинах которых к углероду прикреплены атомы водорода и кислорода. То, что наш мозг воспринимает сладкое как «вкусное», объясняется тем, что в ходе эволюции мы научились связывать вкус этих молекул с получением большого количества калорий без особых усилий. «Сладость» – это механизм вознаграждения мозга за поедание богатой энергией пищи.

С точки зрения пищи, благодаря сладости нектар и плоды растений выступают приманкой, привлекающей животных, которые затем распространяют их пыльцу и семена. Мед богат сахаром, потому что он является пищей для пчелиных деток, а деткам требуется много энергии.

Самые простые молекулы сахаров – это моносахариды. Молекула глюкозы представляет собой кольцо из шести атомов углерода. Молекула фруктозы состоит из пяти атомов углерода. Если соединить их вместе, то получится сахароза – привычный нам сахар для чая и кофе. Дрожжи могут питаться всеми этими сахарами, а также некоторыми более экзотичными разновидностями – например, галактозой или такими дисахаридами, как мальтоза и мелибиоза[89 - Дисахариды – углеводы, состоящие из двух соединенных молекул простых сахаров. Мальтоза – солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зернах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых. Мелибиоза – дисахарид из остатков галактозы и глюкозы. – Прим. ред.]… В общем, идея понятна.

Кроме того, молекулы углеводов могут соединяться и комбинироваться, образовывая плоские и пространственные структуры. Все мы слышали о генетическом материале ДНК – это молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, основу которой составляет моносахарид рибоза[90 - Рибоза – моносахарид из группы пентоз – пятиатомных сахаров. – Прим. ред.].