Текст книги "У барной стойки. Алкогольные напитки как наука и как искусство"

Если бы ячмень можно было подвергнуть такой процедуре кодзи-превращения, то мы могли бы вообще обойтись без соложения, ведь довольно просто ускорить традиционные процессы, воспользовавшись ферментами, которые производит кодзи. В наше время их можно купить, но в конце XIX века это было невозможно. Именно в этом и заключалась суть предложения Такамине: в расщеплении крахмала без соложения.

Как по-вашему, кто не пришел в восторг от этой идеи? Правильно – производители солода. Они развернули кампанию против проекта Такамине еще до того, как он начал работать над внедрением технологии в промышленных масштабах[160]160
  Kawakami, Takamine, 29.


[Закрыть]. В начале октября 1891 года Такамине понес свою первую потерю: ночью на его предприятии случился пожар. Это было… подозрительно. Вот что об этом написала газета Peoria Transcript:

Произошедший вчера ночью пожар в солодовенном цеху на Манхэттене чудом не разрушил близлежащие здания. Сигнал поступил на пожарную станцию № 6, и когда пожарные прибыли на место пожара, огонь, хоть и довольно сильный, был ограничен одним небольшим строением. При благоприятных обстоятельствах его можно было легко погасить. Пожарные размотали шланг, но расстояние до ближайшего гидранта было так велико, что пришлось ждать пожарную команду № 4, чтобы присоединить их шланг и дотянуться до гидранта. Однако когда вода была включена, пожарные обнаружили, к своему раздражению, что в гидранте нет давления[161]161
  Shurtleff, Koji. 95.


[Закрыть].

Хм, интересно…

Такамине попытался восстановить цех и в конце концов организовал перегонное производство, в котором ячмень осахаривался при помощи така-кодзи. Ему пришлось усердно трудиться три года, но в итоге он смог перерабатывать 3000 бушелей[162]162
  105 718 литров. – Прим. пер.


[Закрыть] кукурузы в день. На рынок вышел его напиток – дешевый бессолодовый виски под названием Bonzai[163]163
  Bennett, Adrenalin and Cherry Trees.


[Закрыть]. Но этот продукт не завоевал популярности, и в конце концов партнерство Такамине с Whiskey Trust расстроилось. Бизнес перерос в длинную судебную тяжбу, которая высосала из Такамине все его деньги. Кэролин была вынуждена продать коллекцию предметов искусства. Чтобы выжить, им с Такамине пришлось обратиться за деньгами к своим семьям[164]164
  Bennett ASM.


[Закрыть].

В 1894 году Whiskey Trust разорвал контракт с Такамине[165]165
  Kawakami, Takamine, 30.


[Закрыть]. Японец еще несколько десятилетий продолжал попытки убедить отрасль в выгоде замещения соложения на осахаривание плесенью така-кодзи, но ему так и не удалось снова поставить свой бизнес на ноги. Соложение остается основным способом получения ферментов, которые превращают крахмал в пригодный для брожения сахар.

Но давайте представим, что бы было, если бы ему удалось продвинуть свою технологию. Тогда солодовня в Мьюир-оф-Орд оказалась бы не у дел – как и все другие солодовни. Рынок темного крепкого алкоголя завоевали бы новые сорта ячменя и вообще новые для отрасли виды зернового сырья. Азиатский рынок виски – сегодня столь прибыльный – мог бы начать свое бурное развитие на 150 лет раньше, а исследования в области ферментов могли принять совершенно иной – более коммерческий – оборот.

Но не стоит сильно переживать за Такамине. Он потерпел неудачу в производстве алкоголя, но он не был неудачником. Такамине сосредоточился на фармацевтическом бизнесе: занялся продвижением своей диастатической вытяжки Taka-Diastase в качестве средства от диспепсии – расстройства пищеварения. Как пишет Джоан Беннет, «он фактически создал „Алка-Зельтцер“ 1890-х». Успех был настолько велик, что фармацевтическая компания Parke-Davis из Детройта выкупила права на производство и продажу[166]166
  Ibid., 36.


[Закрыть] препарата, поставив Такамине руководить своей нью-йоркской лабораторией, где он должен был заняться изучением еще одного чудо-вещества, которое никому пока не удавалось получить: эпинефрина. Считалось, что это снадобье способно едва ли не оживлять мертвых, запуская остановившееся сердце. Кроме того, ожидалось, что оно будет избавлять от аллергии и обеспечивать прилив энергии. Но как его синтезировать – никто не знал.

Поэтому Такамине посетил лабораторию биохимика Джона Джейкоба Абеля в Университете Джона Хопкинса, а также пригласил поработать в своей нью-йоркской лаборатории молодого химика по имени Кейзо Уенака. Такамине объединил методы Абеля со своими познаниями о выделении химических веществ, и в 1900 году Уенака, работая ночью в лаборатории, смог получить искомый продукт в кристаллическом виде.

Такамине запатентовал новое вещество под именем «адреналин», а в 1901 году от своего лица опубликовал две посвященные ему работы, практически не упоминая о вкладе Уенаки. В конце концов один из конкурентов Parke-Davis оспорил эксклюзивность прав этой фармацевтической корпорации на производство и продажу эпинефрина, утверждая, что Абель первым смог выделить это вещество. Кроме того, было подвергнуто сомнению право патентовать вещество, существующее в природе. Впрочем, в 1911 году это право было подтверждено судьей Лернедом Хэндом, что определило дальнейшее развитие фармацевтики и биотехнологии[167]167
  Bennett, Adrenalin and Cherry Trees.


[Закрыть].

Благодаря адреналину и препарату Taka-Diastase Такамине снова стал богатым человеком. Вместе с Кэролин они отстроили на Манхэттене пятиэтажный особняк, первые два этажа которого оформили в традиционном японском стиле[168]168
  Kawakami, Takamine, 65–67.


[Закрыть]. Такамине основал несколько компаний в Японии и в Соединенных Штатах, принял участие в основании японского эквивалента Национального научного фонда США, а в 1909 году организовал и оплатил доставку 2000 саженцев сакуры, которые до сих пор украшают набережные реки Потомак в Вашингтоне, округ Колумбия[169]169
  Bennett, Adrenalin and Cherry Trees.


[Закрыть]. Спустя много лет после смерти Йокичи Такамине в Японии начали выпускать детские книги и снимать биографические фильмы о его жизни и деятельности.

Как ни странно, мечты Такамине о бессолодовом будущем алкогольной промышленности в некотором роде сбылись без его участия. Кукурузный сироп – этот страшный сон активистов борьбы с ожирением – чаще всего производится при помощи ферментов, полученных из пресловутого грибка A. oryzae. Известно, что при изготовлении крафтовых[170]170
  Крафтовое пиво – пиво, которое варится независимыми производителями небольшими партиями по традиционным рецептам. – Прим. пер.


[Закрыть] сортов пива – так называемых премиальных марок – используется в два раза больше солода, чем при производстве массового продукта национальных брендов. Однако некоторые традиционные пивоварни допускают возможность использования солода в меньшем количестве. В значительно меньшем.

Например, японские пивовары делают пиво под названием хаппосю[171]171
  Хаппосю (англ. happoshu), букв. с яп. – «пенистое саке». – Прим. пер.


[Закрыть]. Взимаемый с пивоваров налог зависит от количества солода в их пиве. Поэтому они нашли способ снизить налоговое бремя, используя вместо солода пивное сусло – содержащее ячменный экстракт сладкое вещество, которое может быть превращено в пиво путем брожения при помощи синтетических ферментов. Если выпарить воду, получится порошок, который можно добавить в воду при варке пива. Технически количество солода в этом случае окажется меньше.

Дешевый пивообразный напиток оказался весьма популярен. Каждый крупный производитель пива в Японии имеет в своем ассортименте такой продукт. Некоторые даже поняли, что, раз им не нужен солод, то им не нужен и ячмень – сгодится любой источник сахара, например горох (возможно, это не более странно, чем добавление компанией Budweiser риса в качестве дополнительного зерна).

Тем временем датская пивоварня Harboes начала продвигать на рынке марку жаждоутоляющего лагера под названием Clim8, славного тем, что при его производстве в атмосферу выбрасывается на 8 % меньше углекислоты, чем при изготовлении обычного пива. Фокус в том, что это пиво готовится без солода. Harboes варит свое пиво из несоложеного ячменя, расщепляя крахмал при помощи ферментов, которые закупает у корпорации Novozyme.

Не важно, откуда берется сахар, – главное, чтобы он был расщеплен на простые Lego-кирпичики пригодных в пищу дрожжам моносахаридов. Дрожжи рады принять еду из рук добрых человеческих существ (насколько понятие радости вообще применимо к микроорганизмам), и им не важно, готовится ли эта еда при помощи промышленной технологии – соложения – или биологического процесса преобразования, который происходит благодаря плесени кодзи.

Вообще-то, давайте лучше заменим слово «рады» на «сыты». Сытые дрожжи отвечают на нашу доброту процессом брожения – то есть готовят для нас выпивку.

3
Брожение

Патрик Макговерн – научный руководитель лаборатории биомолекулярной археологии в Университете Пенсильвании. В его наполненном солнцем кабинете – на самой дальней полке стеллажа – хранится артефакт, гораздо более поразительный, чем все экспонаты расположенного на нижнем этаже музея. Это керамический фрагмент размером чуть меньше ладони. Если Макговерн не ошибается, этот кусок обожженной глины цвета хаки возрастом в 10 000 лет – изборожденный канавками и слегка вогнутый – кроет в себе самое древнее из всех найденных свидетельств приготовления людьми напитка путем брожения[172]172
  Patrick E. McGovern et al. «Fermented Beverages of Pre– and Proto-historic China». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 101, no. 51 (December 2004): 17593–17598.


[Закрыть].

Макговерн – человек с бородой, как у Санта-Клауса. Говорит он неторопливо, взвешивая каждое слово. Он не из тех археологов, которые копаются в грязи; в основном он занят тем, что при помощи лабораторного оборудования отыскивает в найденных другими древних артефактах едва уловимые следы присутствия химических веществ. Алкоголь редко относится к таким веществам: он без следа испаряется еще при жизни того, кто занимался его приготовлением[173]173
  McGovern, Fermented beverages, 17597.


[Закрыть]. Но в простом пиве и вине есть вещества, которые могут сохраняться очень долго. Именно в нахождении таких веществ и силен Макговерн.

А отыскать их непросто. Скажем, для начала нужно быть умнее, чем немецкие археологи, работавшие на раскопках в Нише на территории современной Сербии. Эти ребята нашли древний сосуд с жидкостью и не придумали ничего лучше, чем выпить ее, – понадеялись испробовать нечто интересное. Ничего интересного они не испробовали – жидкость в сосуде по вкусу не отличалась от воды[174]174
  Patrick E. McGovern. «Ancient Wine: The Search for the Origins of Viticulture» (Princeton University Press, 2007): 52.


[Закрыть]. Все различимые на вкус вещества в найденной жидкости давно исчезли.

С точки зрения химика, глина – это гидратированный алюмосиликат, то есть алюминий, песок и вода[175]175
  Это не вполне точно. Основой глины является каолинит – смесь оксида кремния (SiO₂), оксида алюминия (Al₂О₃), а вовсе не чистого алюминия и воды. – Прим. ред.


[Закрыть]. Эта смесь представляет собой отличный фильтрующий материал: структура глины способна задерживать и хранить поляризованные молекулы – то есть молекулы, противоположные концы которых несут разные заряды. Сюда входят молекулы кислот, сложных эфиров и других входящих в состав вина веществ[176]176
  Ibid., 62.


[Закрыть], [177]177
  Rudolph H. Michel, Patrick E. McGovern, and Virginia R. Badler. «The First Wine & Beer: Chemical Detection of Ancient Fermented Beverages». Analytical Chemistry 65 (April 1993): 408A–413A.


[Закрыть]. Но вино – это сложная смесь; некоторые из входящих в его состав молекул могут храниться очень долго, особенно внутри глины. Тут важно понять, какие из них способны сохраняться неизменными тысячи лет и какими методами их можно обнаружить.

Макговерн не всегда гонялся за следами алкоголя. Свою карьеру он начинал как эксперт по королевскому пурпуру – получаемому из особых моллюсков красителю, который в античном мире служил дорогим и престижным символом высокого общественного положения. Как-то в Пенсильвании одна из сотрудниц, с которыми Макговерн изучал археологические находки с территории древнего Аккада[178]178
  Аккад – государство на территории древней Месопотамии (территория современного Ирака), существовавшее в XXIV–XXII веках до н. э. – Прим. пер.


[Закрыть], показала ему осадок из амфоры, подозрительно похожий на винный. Эта амфора была обнаружена на территории Годин-Тепе на западе Ирана и датировалась третьим тысячелетием до нашей эры. Макговерн обнаружил в осадке следы винной кислоты (содержащейся в винограде) и сосновой смолы (которую в Древнем мире использовали как консервант для вина). Исходя из этих результатов, Макговерн пришел к выводу, что это действительно было вино[179]179
  Michel, The First Wine & Beer, 408A.


[Закрыть]. И это вино было на три тысячелетия старше самого древнего из обнаруженных на тот момент образцов этого напитка – их нашли в амфорах на римских кораблях, затонувших у берегов Французской Ривьеры.

Вскоре Макговерн завоевал авторитет как эксперт по древним алкогольным напиткам. Поэтому, когда археологи обнаружили на раскопках неолитического поселения Цзяху на севере Китая сосуд с похожим на алкогольный осадком, они обратились именно к Макговерну. На тот момент уже было известно, что жители Цзяху первыми начали культивировать рис, создавать музыкальные инструменты и, по одной из версий, применять протописьменные знаки, напоминавшие современные китайские иероглифы[180]180
  McGovern, Fermented Beverages, 17593.


[Закрыть]. Так что производство алкоголя путем брожения могло быть вполне по силам этим людям. Сам Макговерн не был на тех раскопках – он просто видел сосуд. «В музеях такие вещи хранятся в запасниках», – говорит он.

Сначала китайцы не очень хотели позволять Макговерну забирать артефакт домой. «Мне пришлось проводить экстракцию в химической лаборатории местной школы, – рассказывает он. – Я купил реактивы на месте, и они были не самого лучшего качества». В конце концов Макговерну удалось забрать образцы к себе в Пенсильванию.

В родной лаборатории с хорошим оборудованием он смог провести более серьезные опыты. Макговерн обнаружил следы химических веществ, которые могли содержаться в рисе и рисовом вине древних времен, – результат неплохой, но не решающий, ведь и так было известно, что в поселении Цзяху было полно древнего риса. Там были и органические молекулы под названием n-алканы, подобные тем, которые содержатся в пчелином воске, – это означало присутствие меда (сахар разлагается, а воск нет). Макговерн обнаружил следы присутствия смолы деревьев, а также винную кислоту. Эти находки наводили на мысль о винограде, но вид Vitis vinifera появился в Китае лишь спустя 6000 лет после изготовления этого сосуда. На территории Цзяху был распространен крупноплодный боярышник (по-китайски произносится [shānzhā], буквально «горный боярышник»), дававший красные многодольные плоды размером с бейсбольный мяч. Эти плоды на вкус напоминали мучнистое яблоко и по сравнению с виноградом содержали в четыре раза больше тартрата – эфира винной кислоты[181]181
  Вероятно, речь идет о крупноплодном американском боярышнике. Его плоды, напоминающие небольшое яблоко, достигают в диаметре 4–5 см. – Прим. ред.


[Закрыть].

Рис, мед и боярышник – если соединить их вместе, то брожение будет практически неизбежным. По всей Азии рис служит основой для производства алкоголя, добавляют его и в некоторые американские сорта выпивки. Мед – основа для медовухи. Фрукты – основное сырье для изготовления вина и бренди. Иными словами, то, что подавали в древнем Цзяху, представляло собой смесь будущего – праматерь всего доступного нам сегодня алкоголя.

В науке споры не прекращаются никогда. В 2012 году археолог по имени Оливер Дитрих опубликовал работу[182]182
  Olivier Dietrich et al. «The Role of Cult and Feasting in the Emergence of Neolithic Communities. New Evidence from Gobekli Tepe, South-eastern Turkey». Antiquity 86 (2012): 687.


[Закрыть], в которой рассказал о найденном им еще более раннем свидетельстве изготовления человеком напитков путем брожения. На территории храмового комплекса Гебекли-Тепе в Турции Дитрих обнаружил помещения, похожие на кухни. В них были огромные кадки, остатки вещества в которых позволили предположить, что в них хранился солод или ячмень. Это могло говорить о том, что человек начал готовить алкогольные напитки еще раньше – примерно 11 000 лет назад. Макговерн называет эти результаты «наводящими на размышления», но, учитывая имеющиеся свидетельства, продолжает придерживаться версии о том, что самый первый алкоголь был приготовлен человеком в Цзяху.

Брожение происходит без нашего участия. Это естественный процесс – дайте дрожжам немного сахара, и они примутся за дело. Но примерно 10 000 лет назад за этот процесс ухватились люди: они принялись подстраивать его под свои вкусы и смогли выбирать время для употребления полученного продукта (а не дожидаться, пока посчастливится найти забродивший фрукт). Люди постепенно превратили свою природную склонность к наблюдению в прикладную науку, чтобы научиться делать глиняную посуду, обрабатывать металл или выращивать злаки. Нам было неведомо, как это работает, но мы знали, что брожение превращает то, что у нас есть, в то, чего нам хочется. Мы научились изменять и совершенствовать этот процесс, и это означает, что мы не просто были участниками природных процессов – мы смогли их моделировать. Сегодня изготовление напитков путем брожения очень распространено – это стало ремеслом. Но исследователи продолжают пытаться глубже разобраться в этом процессе и улучшить его.

Когда я спросил Макговерна, нельзя ли мне подержать черепок, он несколько напрягся. Тем не менее он натянул латексные перчатки и велел мне сделать то же самое. Вот он осторожно вынимает хрупкий осколок из пакета с застежкой и протягивает мне. Мне еще не приходилось держать в руках такой древний результат человеческого труда. Я взвешиваю его в руках, а потом достаю телефон, чтобы сделать снимок. Ведь это физическая связь с той точкой в истории цивилизации, когда человечество впервые начало производить алкоголь, – вполне осязаемая связь.

На окраине Сан-Диего, через дорогу от бейсбольной площадки и дилерского центра компании John Deere находится прямоугольное промышленное здание. Здесь компания под названием White Labs продает дрожжи. Основные ее клиенты – пивовары-любители, но есть и региональные промышленные пивоварни, небольшие винодельни и вискарни [183]183
  «About White Labs», White Labs, accessed September 7, 2013; http://www.whitelabs.com/about_us.html


[Закрыть]^:[184]184
  Оставим здесь это слово, чтобы не путать вино с более крепкими напитками, для приготовления которых требуется перегонка. – Прим. ред.


[Закрыть]. В White Labs есть и свой очень уютный паб – прямо за большой металлической раздвижной дверью.

Стены здесь отделаны деревянными панелями и украшены высокохудожественными увеличенными фотографиями оборудования для производства пива, а за длинной деревянной барной стойкой виднеются 28 краников. На них нет декоративных ручек, какие обычно можно увидеть в типичном баре. На конце каждого – прозрачная пластиковая пробирка с закругленным дном – что-то типа лабораторной пробирки. А на висящем под потолком плоском телеэкране показывают не футбол, а список штаммов дрожжей. WLP001 Калифорнийский эль. WLP585 Бельгийский сайзон III. WLP802 Будеёвице Чешский лагер[185]185
  «Professional Yeast Bank», White Labs, accessed September 7, 2013; http://www.whitelabs.com/beer/craft_strains.html


[Закрыть]…

Пока я разглядываю экран, ко мне подходит молодая темноволосая женщина. Это Нева Паркер, операционный директор лаборатории в White Labs. Она произносит единственно верную для этого момента фразу: «Хотите пива?»

Я чувствую, что не могу отказаться. Во имя журналистики.

Паркер идет за стойку, берет четыре небольших стаканчика и направляется к ряду краников. Ей хочется показать как можно больше вариантов дрожжей, объясняет она, поэтому мы начинаем с номера 001 – это эль, один из самых популярных продуктов White Labs. Затем она наливает из краника с номером 051 – это тоже эль, но в духе Сан-Франциско. Далее она наполняет стаканы Калифорнийским лагером 810 и Мюнхенским хеллесом 860. На улице жарко и душно. Идеальная погода для пива. Я пробую номер 810 и вдыхаю носом воздух, затем ставлю стакан. То же самое делаю с номером 860. Оба имеют свежий хмелевой вкус – будто сосновый лес скрещен с пеной океанической волны. Но, честно говоря, я не чувствую между ними большой разницы.

Паркер ничуть не смущает мое обывательское невежество. Все четыре сорта пива – на самом деле все сорта пива в White Labs – различаются между собой лишь одной важной составляющей. Они делаются из одних и тех же ячменя, хмеля и воды, при одной и той же температуре. То, что хочет показать мне Паркер, – это разница в брожении, которая зависит только от дрожжей.

В реальной жизни так пиво не делают. Разные штаммы дрожжей лучше работают при разных температурах – например, эли получаются в результате более быстрого и горячего брожения по сравнению с лагерами[186]186
  Barbara Dunn and Gavin Sherlock. «Reconstruction of the genome origins and evolution of the hybrid lager yeast Saccharomyces pastorianus». Genome Research, 18 (2008): 1610.


[Закрыть]. Ингредиенты тоже различаются – результаты зависят от видов злаков и их количества. Даже вода имеет значение. В классическом пивном регионе Пльзень вода очень мягкая, в ней мало минералов. В не менее знаменитом Бертон-апон-Тренте в Англии в воде много сульфатов, кальция и магния[187]187
  Bamforth, Scientific Principles, 80.


[Закрыть]. Все это влияет на успех брожения – с точки зрения выработки не только спирта, но и других веществ, которые тоже влияют на вкус напитка. И это только пиво – у виноделов полно своих тонкостей.

White Labs делает акцент на дрожжах. «На большинство штаммов можно влиять, – рассказывает Паркер. – При более высокой температуре среды будет вырабатываться больше эфиров. Скорость размножения (или скорость роста культуры, что лучше отражает суть происходящего) тоже влияет на различные вкусовые составляющие». Результат будет иным и при изменении содержания сахара в бродящей жидкости – назовем ее бражкой. Жонглирование этими начальными условиями вместе с разными видами злаков и хмеля дает нам 23 основных вида пива – от элей типа India Pale и портеров до лагеров – таких, как пильзнер и бок[188]188
  Ibid., 10.


[Закрыть]^:[189]189
  Бок – Bock – выдержанный лагер. Его крепость возрастает в результате дображивания при низкой температуре, обычно в холодных подвальных помещениях. Сорт появился во времена Ганзейского союза в Айнбеке на севере Германии. Название произошло от искаженного «Айнбек» на баварском диалекте. – Прим. ред.


[Закрыть].

Небольшие различия в процедуре запуска брожения могут оказать огромное влияние на конечный продукт. Как-то в White Labs приготовили два сорта пива с одним и тем же суслом и одними и теми же дрожжами. Все было одинаковым, единственное отличие заключалось в температуре брожения. И эти два сорта имели совершенно разный вкус. В пиве, которое бродило при температуре 19 °C, показатель содержания уксусного альдегида едва достигал 7,98 частицы на миллион, а в том, чья температура брожения была поднята до 24 °C, этот показатель достиг впечатляющих 152,19 частицы на миллион. Уксусный альдегид при большой концентрации дает привкус, напоминающий зеленое яблоко, но порог чувствительности большинства людей не позволяет им почувствовать это[190]190
  Chris White and Jamil Zainasheff. «Yeast: The Practical Guide to Beer Fermentation» (Colorado: Brewers Publications, 2010): 96.


[Закрыть]. Из бара через большое окно видна вся начинка бизнеса White Labs – лаборатория, в которой сотрудники в белых халатах культивируют, выделяют и изучают различные штаммы дрожжей. Команда Невы Паркер тщательно отбирает дрожжи из архивов типа NCYC или Американской коллекции типовых культур[191]191
  American Type Culture Collection. – Прим. пер.


[Закрыть], очищает их и проводит эксперименты, чтобы оценить скорость ферментации, вкусовые характеристики образца и склонность к образованию хлопьев (флокуляции). Паркер отвечает за продажу более 50 штаммов, еще 200 находятся на хранении в замороженном виде. Есть еще около 300 резервных копий штаммов, принадлежащих клиентам, которые желают хранить образцы своих дрожжей за пределами производства.

Продукт лаборатории – это дрожжи, но White Labs обещает еще и контроль – особенно контроль процесса брожения. В простейшем виде он начинается с анализа содержания глюкозы и заканчивается оценкой выделения углекислого газа и этилового спирта.

В органической химии, о которой, собственно, и идет речь, все эти разные суффиксы и префиксы названий веществ означают конкретные химические структуры. Если название заканчивается на «-ол», это значит, что мы имеем дело с представителем класса спиртов, молекулой, в которой есть связанные между собой водород и кислород – так называемая гидроксильная группа, – в свою очередь связанные с атомом углерода. Этот атом углерода связан еще с одной структурой – «функциональной группой». В случае этанола функциональная группа является этиловой группой, C₂H₅, которая получается из этана С₂H₆. В другом похожем примере метанол имеет в своем составе CH₃, который получается из метана CH₄. Поразительно, что такие небольшие различия – атом углерода, пара атомов водорода – определяют, получите ли вы приятное опьянение или умрете от отравления нейротоксическим метиловым спиртом.

Этанол представляет собой очень интересное соединение. В нем растворяются многие вещества, совершенно нерастворимые в воде. Он почти не имеет запаха, бесцветен и хорошо горит, что делает его отличным топливом.

Кроме того, это мощный антисептик. Когда дрожжи выделяют этанол в окружающую их среду, он уничтожает другую местную микрофлору – бактерии и конкурирующие грибки. А еще дрожжи могут повторно использовать этот продукт своей жизнедеятельности как пищу, то есть источник энергии. Как если бы машина могла ездить на собственных выхлопных газах. Иными словами, в случае необходимости дрожжи могут выживать, питаясь собственными экскрементами.

Эти особенности этанола ставят перед нами важный вопрос: если этанол может быть и химическим оружием и источником энергии, то какая из этих его способностей наиболее важна? Иначе говоря, зачем дрожжи производят этанол?

Брожение – это не случайность и не побочный эффект. Это способ дрожжей превратить свою пищу в энергию. Это метаболизм – длинная последовательность химических реакций, отбрасывание одних атомов и присоединение других, захват и потеря электронов, и все это ради создания молекулы под названием АТФ – аденозинтрифосфат. В живых существах АТФ обеспечивает перенос энергии – это вещество, на котором работает все живое[192]192
  Rosaura Rodicio and Jürgen J. Heinisch. «Sugar metabolism by Saccharomyces and non-Saccharomyces yeasts». In: Biology of Microorganisms on Grapes, in Must, and in Wine, ed. H. Konig (Berlin – Heidelberg: Springer-Verlag, 2009): 123.


[Закрыть].

Мы, млекопитающие, потребляем кислород и глюкозу, а выделяем в основном углекислый газ и молочную кислоту. Это та же самая кислота, которую производили бактерии в браге монсеньора Биджо, и она же образуется при квашении овощей[193]193
  Menz, Garry et al. «Isolation, Identification, and Characterisation of Beer-spoilage Lactic Acid Bacteria from Microbrewed Beer from Victoria, Australia». Journal of the Institute of Brewing 116, no. 1 (2010): 14–22.


[Закрыть]. А вот дрожжи вместо молочной кислоты выделяют другое вещество – уксусный альдегид. Но на этом они не останавливаются: к молекулам этого вещества они добавляют атомы водорода, производя в итоге этанол и АТФ[194]194
  Bamforth, Scientific Principles, 104.


[Закрыть], а затем этанол растворяется[195]195
  Rodicio, Sugar metabolism, figure 6.4 caption.


[Закрыть] в окружающей дрожжи жидкости.

Ура! Вот мы и получили выпивку.

Имея под рукой особенное лабораторное оборудование, можно увидеть весь процесс собственными глазами. В лаборатории Carlsberg – научном подразделении пивной корпорации, где Эмиль Хансен в 1882 году выделил и очистил свои знаменитые дрожжи для лагера, – работает химик по имени Себастьян Мейер. Его длинные волосы собраны в хвост, разговаривает он негромко и мягко. Он управляет прибором ядерно-магнитного резонанса – установкой, которая позволяет заглянуть внутрь дрожжей в тот момент, когда они производят брожение. Это что-то типа аппарата магнитно-резонансной томографии, который используется в медицине для получения изображения мягких тканей пациента. Но установка Мейера способна перенести нас на новый уровень. В роли магнита выступает наполненный жидким азотом десятиметровый цилиндр, обмотанный пятьюдесятью километрами провода, который генерирует магнитное поле мощностью 18,7 Тесла – примерно в 300 000 раз более сильное, чем магнитное поле Земли. Этой мощности достаточно, чтобы заставить атомы колебаться определенным образом – так, чтобы установка была способна отличать молекулы друг от друга. Мейер включает в глюкозу радиоактивный изотоп углерода, который оборудование может распознать, – и скармливает ее дрожжам. «Большинство исследователей просто измеряют объем компонентов, – объясняет Мейер. – Биологическая система движется своим ходом, а затем они оценивают результаты. Но в сложной системе этим методом далеко не уйти. Если вам нужно усовершенствовать клетку – нужно видеть ее работу».

Мейер не может увидеть отдельные движущиеся атомы – это не похоже на то, как врач видит порванную связку. Мейер видит данные. Молекулы появляются и почти сразу же преобразовываются, проходя промежуточные стадии между глюкозой и этанолом. Двуокись углерода – углекислый газ – проявляется вполне явно. На концах цепи он видит глюкозу и этанол, но внутри дрожжей можно распознать шесть других отличающихся друг от друга молекул. Соль пировиноградной кислоты практически сразу исчезает. Ацетальдегид появляется и исчезает так быстро, что аппарат ЯМР не может его уловить[196]196
  Sebastian Meier et al. «Metabolic Pathway Visualization in Living Yeast by DNP-NMR». Molecular BioSystems 7, no. 10 (October 2011): 2835.


[Закрыть].

Чтобы продвинуться в своей работе еще дальше, Мейер сравнил результаты, получаемые при брожении пивным штаммом S. cerevisiae, с результатами сбраживания другим организмом, используемым чаще для лабораторных исследований. Конечно же, лабораторный организм произвел немного соли пировиноградной кислоты – и практически ничего кроме нее. А пивной штамм продемонстрировал сильный выброс углекислого газа и оказался гораздо более успешен в производстве этанола. «Почему этот штамм лучше подходит для пивоварения? Что заставляет его действовать так быстро и эффективно?» – задается вопросом Мейер. Ответа никто не знает. Пока просто известно, что это работает.

Даже эти передовые исследования не отвечают на наш вопрос. Они показывают, как дрожжи производят алкоголь… но не почему.

Стивен Беннер считает, что ему известен ответ. Беннер – один из основателей направления синтетической биологии, рукотворной генетики, создания из подручных материалов новых генов и геномов. В 1970-е годы Беннер изучал ферменты. Как и все белки, ферменты состоят из субъединиц – аминокислот, последовательность и форма которых определяется генами. Ферменты представляют собой сложные структуры с множеством активных центров, в которых и происходят химические реакции, – ферменты среди прочего способны присоединять белки друг к другу или отсоединять их. Если вам не чуждо понимание прекрасного, то ферменты могут показаться вам шедевром эволюции.

Беннер и его коллеги поняли, что эти последовательности аминокислот можно использовать для своего рода молекулярной палеонтологии. Можно было сравнить современную последовательность аминокислот фермента с другими последовательностями, образованными сходными генами, а затем разобрать это семейное дерево, чтобы узнать, как выглядел белок – предок этого фермента. Лингвисты проделывают то же самое, когда изучают, например, слово «дом» в группе индоевропейских языков и строят предположения о том, каким было слово, обозначающее «дом», в праиндоевропейском языке. «Идея состояла в том, что если бы можно было воскресить древние белки, оживить их и изучать в лаборатории, то можно было бы понять, как они себя ведут», – говорит Беннер. Вместе с коллегами они назвали этот новый исследовательский метод палеогенетикой.

Дрожжи питаются сахаром, но 150 миллионов лет назад еще не было травы, а сахарный тростник – это трава. Не существовало тогда и цветущих плодоносящих растений. И при этом дрожжам как-то удавалось выживать[197]197
  Считается, что первые покрытосеменные растения, к которым относится и сахарный тростник, появились на Земле как раз примерно 150 миллионов лет назад. – Прим. ред.


[Закрыть].

Но примерно через 50 миллионов лет – во время мелового периода – сосновые деревья передали эстафету первенства растениям, приносящим фрукты и ягоды. Тогда дрожжи приспособились к жизни внутри фруктов. Бурное распространение так называемых покрытосеменных – или цветковых – растений привело к доминированию видов, которые смогли воспользоваться их преимуществами, и вытеснению тех, кто не смог приспособиться к этим изменениям. Некоторые из динозавров, научившиеся питаться фруктами, орехами и ягодами, сумели выжить и трансформироваться – сегодня мы называем их птицами. Удалось это сделать и далеким предкам современных млекопитающих, благодаря чему в результате появились и мы, люди[198]198
  У автора несколько упрощенное представление о процессе эволюции, происхождении птиц и млекопитающих. Дело, разумеется, отнюдь не только в появлении фруктов. – Прим. ред.


[Закрыть].

«Это официальная версия» – добавляет Беннер. Он имеет в виду, что эта теория хорошо соотносится с имеющимися данными, но можно придумать и другие теории, которые будут ничуть не хуже. Эволюционная биология весьма ими богата.

Беннеру хотелось заглянуть в глубь прошлого – в тот момент истории Земли, когда дрожжи создали то, что мы называем брожением. И его машина времени была сделана из ферментов. Дрожжи превращают уксусный альдегид в этанол при помощи фермента, который называется алкогольдегидрогеназа-1. При помощи фермента алкогольдегидрогеназа-2 они совершают обратное преобразование, превращая этанол в уксусный альдегид[199]199
  Thomson, J. Michael, Eric A. Gaucher, Michelle F. Burgan, Danny W. De Kee, Tang Li, John P. Aris, and Steven A. Benner. «Resurrecting Ancestral Alcohol Dehy-drogenases from Yeast». Nature Genetics 37, no. 6 (June 2005): 630.


[Закрыть]. В эксперименте Беннера два эти фермента отличались друг от друга всего двадцатью четырьмя из 348 аминокислот, но другие сорта дрожжей производят свои (слегка отличающиеся от них) варианты таких ферментов. Беннер с коллегами провели секвенирование и сравнение многих из них. Затем на основе своих знаний о том, как последовательности аминокислот могут меняться со временем, они сформулировали гипотезу о том, каким был предковый фермент – исследователи назвали его АДГ_А.