В 2008 году винодел Алиса Джейкобсон с волнением наблюдала, как грузовики разгружали виноград сорта каберне совиньон с виноградника в округе Мендосино, штат Калифорния.
Толстая кожица плодов все еще сохраняла свой типичный черно-синий оттенок и поначалу они казались приятными на вкус. Но виноградник располагался на границе масштабного пожара во время одного из самых страшных в штате сезонов лесных пожаров и Джейкобсон уже чувствовала едкий запах, исходящий от ягод. На полпути к завершению брожения ее опасения оправдались. Нотки вина, которые должны были быть пряными и землистыми, дополнились легкой кислинкой и имели вкус, который Джейкобсон описывает как “облизывание пепельницы”. Это был первый случай, когда крупный пожар испортил ее вино, и впервые многие американские виноградари узнали, что химические вещества, содержащиеся в дыме от лесных пожаров, могут проникать в кожицу винограда и портить вкус вина.
С тех пор проблема “отравления дымом” только обострилась. В 2020 году лесные пожары в Калифорнии и Орегоне обошлись винодельческой промышленности США примерно в 3,7 миллиарда долларов убытков. А поскольку изменение климата приводит к все более продолжительным и засушливым пожароопасным сезонам, виноделы отчаянно нуждаются в новых средствах защиты.
Исследование, опубликованное на днях в журнале PLOS One, предлагает неожиданную новую защиту. Ученые обнаружили, что микроб, известный как Gordonia alkanivorans, который уже питается виноградом, обладает неожиданным свойством: он может поглощать гваякол, один из главных виновников запаха дыма. Авторы также проследили точный генетический путь, по которому G. alkanivorans потребляет это соединение с резким вкусом, что может вдохновить на разработку новых технологий, направленных на предотвращение попадания запаха дыма в винные бутылки.
Элизабет Томасино, энолог (специалист по виноделию) из Университета штата Орегон, которая не принимала участия в работе, “была поражена”, узнав, что бактерия, уже присутствующая на виноградных листьях, может в будущем помочь избавиться от запаха дыма. “Это была действительно инновационная идея”, - говорит она. На Западном побережье США производится более 90% всего вина Соединенных Штатов. Кроме того, этот регион наиболее уязвим к пожарам — и становится все более уязвимым. С 2020 по 2023 год среднегодовая площадь выгоревших земель в Калифорнии была в три раза больше, чем в 2010-х годах, отмечает Манжу Ю, который изучает моделирование атмосферы в Университете штата Пенсильвания.
Горящая растительность выделяет коктейль из летучих соединений, называемых фенолами, которые наполняют дым. Эти молекулы могут оседать в кожице винограда и связываться с сахарами и другими компонентами в тканях плода, из-за чего их невозможно просто смыть, поясняет Кристофер Чен, специалист по виноградарству из Кооперативного центра Калифорнийского университета. Но во время ферментации эти фенолы выделяются в вина в виде вкусов, варьирующих от копченой рыбы до сигаретного пепла, говорит Том Коллинз, энолог из Университета штата Вашингтон. Ученые до сих пор не выявили четкой связи между интенсивностью пожара или расстоянием до него и запахом дыма; даже дымка, доносящаяся издалека, из Канады, может незаметно проникать в вино.
В ответ производители испробовали множество способов борьбы с пожарами: от опрыскивания глиняных покрытий, защищающих виноград от дыма, до физического удаления и пересадки виноградников в менее пожароопасные зоны. Но исследователи все чаще пытаются воздействовать непосредственно на фенолы. Предыдущие исследования показали, что несколько видов почвенных бактерий могут расщеплять гваякол. Это заставило Девина Коулмана-Дерра, биолога-растениевода из Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, задаться вопросом, могут ли какие-либо микробы, живущие прямо на винограде, добиться такого же результата.
Чтобы выяснить это, Коулман-Дерр и его коллеги выделили бактерии, обитающие на листьях выращиваемых в теплицах сортов шардоне и каберне совиньон, а затем предложили им гваякол в качестве единственного источника углерода. Выживут только те бактерии, которые смогут расщеплять гваякол. Почти все бактерии погибли. Выжили только два близкородственных штамма G. alkanivorans. При воздействии различных уровней гваякола у микробов повышалась экспрессия девяти различных генов. Коулман-Дерр предполагает, что эти гены кодируют ферменты, которые превращают гваякол в другие соединения, используемые для производства энергии. Когда ученые отключила один из генов, guaA, модифицированные бактерии больше не могли потреблять гваякол.
Любопытно, что G. alkanivorans не являются универсальными "курильщиками". При добавлении других фенолов, вызывающих запах дыма, микробы не смогли выжить. По словам Коулман-Дерра, тонко настроенный метаболизм бактерии подчеркивает, насколько редкой является ее способность расщеплять гваякол. Такая специфика может быть выгодна виноделам, поскольку летучие фенолы могут как улучшать, так и ухудшать букет вина. “Если бы мы просто удалили все летучие фенолы, мы лишили бы вино многих приятных качеств, которые мы так любим”, - говорит он. Этот микроб, по-видимому, не так уж распространен. Учитывая его способность расщеплять гваякол, исследователи ожидали, что G. alkanivorans будет процветать на виноградных листьях, подвергшихся воздействию дыма. Однако после того, как они обработали контролируемым дымом виноградники мерло, они вообще не обнаружили никаких следов бактерий.
Несмотря на привередливость и редкость G. alkanivorans, у ученых есть идеи о том, как извлечь из этого практические решения. Томасино особенно рада возможности добавить его в состав защитных спреев, которые уже используют садоводы, что в первую очередь предотвращает попадание гваякола в ягоды. В качестве альтернативы, по словам Коулман-Дерра, гены микроба, разрушающие гваякол, могут быть встроены в дрожжи, используемые при ферментации, что позволит виноделам нейтрализовать гваякол без изменения способа выращивания или сбора винограда.
Тем не менее, гваякол - всего лишь один из многих фенолов, и учитывая неизбежность лесных пожаров, некоторые виноделы предполагают, что винодельческая промышленность просто адаптируется к аромату дыма как к новой норме. Но Чен не видит особых шансов на то, что индустрия или любители алкоголя захотят провести ребрендинг. “Никто не видит в этом улучшения”, - говорит он. Джейкобсон, например, не ждет “волшебного средства”, но она и другие виноделы, тем не менее, надеются, что эти открытия расширят их постоянно растущий инструментарий. Этот каберне совиньон в 2008 году стал для Джейкобсон первым вином с "привкусом дыма". Возможно, благодаря G. alkanivorans, она и другие когда-нибудь попробуют его в последний раз.
