Pesquisadores do MIT estão levando sua pesquisa microbiana do laboratório para a cozinha.

Seu novo Projeto Herman moderniza uma tradição de longa data, com uma rede digital que rastreia a evolução dos starters de massa fermentada à medida que são compartilhados por padeiros domésticos em todo o mundo. Ao coletar informações dos participantes do projeto, Os pesquisadores, baseado no Departamento de Engenharia Civil e Ambiental (CEE), estão investigando como as comunidades microbianas dos iniciadores mudam em diferentes condições e ambientes.

Sourdough starters - uma mistura de farinha e água que, através do crescimento de bactérias, é responsável pelo sabor único do pão de massa fermentada - tradicionalmente compartilhado entre amigos e familiares. Os iniciantes, conhecido carinhosamente como "Herman, "são normalmente compartilhados com instruções de papel para" alimentar "o starter de massa fermentada, e uma carta de acompanhamento para rastrear o caminho do iniciador de massa fermentada à medida que é passado de pessoa para pessoa.

Gabriel Leventhal, um pós-doutorado em CEE e criador do The Herman Project, cresceu participando de redes iniciais. Agora, trabalhando com o professor assistente Otto X. Cordero do CEE e os alunos de graduação Sarah Weidman e Lindsey McAllister, Leventhal lançou o Projeto Herman para criar um ambiente mais moderno, forma online de rastrear a propagação dos iniciadores de massa fermentada e de aproveitar os dados resultantes para a ciência.

"O Projeto Herman não está apenas fazendo ciência cidadã e pedindo às pessoas que nos ajudem a coletar dados. Estamos dando às pessoas a oportunidade de participar do processo científico, "Leventhal diz." Pretendemos receber feedback com os dados gerados a partir das amostras [de massa fermentada], onde podemos compartilhar os dados e a composição genética de um iniciador, para que os participantes possam ver como o iniciador muda ao longo do tempo, e, potencialmente, também fazem pequenos experimentos em casa com seus iniciadores. "

Para ajudar a dar o pontapé inicial no projeto, Cordero e Leventhal receberam dois alunos do primeiro ano, Weidman e McAllister, em seu laboratório durante o período de atividades independentes do MIT como parte do mini-Programa de Oportunidades de Pesquisa de Graduação (UROP) do CEE. Weidman e McAllister ajustaram as instruções para os participantes, projetou uma plataforma online acessível, testou o Projeto Herman em sua fase beta, e conduziu pesquisas online para o site do The Herman Project.

"Minha parte principal foi trabalhar nas instruções, e queríamos torná-lo mais visual e parecer o mais fácil possível, "McAllister diz." Tentamos torná-lo muito simples e fácil de seguir. Aprendi ferramentas de design gráfico e fiz uma roda gigante que depois acabamos animando para torná-la mais interativa e destacar onde você estava na roda. Então, no final, deu a você uma maneira de descobrir quais seriam nossos próximos passos. "

Enquanto isso, Weidman traduziu o complexo, detalhes científicos do fermento em notas mais compreensíveis para o site. "Eu realmente gostei de como pudemos pegar o que estávamos aprendendo e apresentá-lo à comunidade, " ela diz.

O Projeto Herman funciona dando a cada amostra de "Herman, "o iniciador de fermento, um número de identificação, e usando uma plataforma online para instruir os usuários sobre como alimentar Herman. Herman precisa ser alimentado com farinha e água adicionais durante quatro dias para se aclimatar ao seu novo ambiente de cozinha e deixar a mistura fermentar. O Herman está pronto para ser misturado com ingredientes de panificação e cozido. Nem todo o starter é usado, Contudo, e os participantes guardam um pouco de Herman para usar no futuro cozimento.

Como Herman é passado entre amigos, os novos participantes também registram informações no site do The Herman Project, observando sua localização e tipo de farinha usada durante o cultivo de seu novo starter. Cada usuário, assim, adiciona dados para que os pesquisadores estudem e expandam a rede. Além de os participantes registrarem a localização aproximada e as condições ambientais do Herman à medida que ele é alimentado, eles também devem compartilhar uma amostra de Herman com o laboratório de Cordero. Os pesquisadores, assistido por Weidman e McAllister, irá isolar os micróbios e estudar como as comunidades microbianas diferem ao longo do tempo e ambientes. A rede do projeto está atualmente centralizada na área da grande Boston, conforme os membros do laboratório de Cordero começam a compartilhar Herman com seus colegas.

“O Projeto Herman nos permite estudar a evolução microbiana no contexto das comunidades, onde várias espécies coexistem e interagem, "Cordero explica." Esta é uma das fronteiras em nosso campo. Achei muito elegante e empolgante podermos aproveitar as vantagens da dinâmica social em torno da massa fermentada para 'crowdsource' um experimento de evolução por meio do Projeto Herman. "

A utilização de micróbios como bactérias e leveduras é essencial para a criação de massa fermentada e outros alimentos fermentados, como vinho e cerveja. Para fermento, micróbios quebram carboidratos complexos na mistura de farinha e água e fermentam a massa durante uma série de dias. Isso cria dióxido de carbono e produz bolhas de ar para ajudar a massa a crescer. O processo também produz ácido lático, o que dá à massa um sabor azedo.

Para o Projeto Herman, combinar as informações da rede sobre a propagação de diferentes fermentos iniciais com os dados microbianos das amostras de massa permite que os pesquisadores analisem como as comunidades microbianas mudam à medida que se transferem entre diferentes condições ambientais.

Muito se sabe sobre como os micróbios individuais evoluem, mas Leventhal e Cordero estão tentando usar o Projeto Herman para fazer perguntas sobre se e como fazer parte de uma comunidade microbiana impacta a maneira como os micróbios evoluem em diferentes condições.

"Acho que o Projeto Herman pode nos ajudar a resolver muitas questões importantes, "Cordero diz." Por exemplo, qual é o impacto da diversidade no nível de tensão (dentro da espécie) com respeito à estabilidade e função, existem trajetórias alternativas para a evolução, e se, o que os controla? Estas são questões importantes a serem abordadas se quisermos aprender como controlar e projetar consórcios microbianos. "

"As comunidades microbianas têm sido usadas como biotecnologia pelas sociedades humanas há milênios. Uma diferença fundamental entre o uso de micróbios como ferramentas de engenharia e componentes inertes, Contudo, é que "os micróbios estão 'vivos' - eles crescem, eles obtêm mutações, e eles evoluem. Precisamos entender como isso influencia sua função como comunidade se quisermos usá-los de forma sustentável, "Leventhal diz.

Sob a orientação de Leventhal, Weidman e McAllister estão planejando realizar análises dos genomas de bactérias e leveduras para obter uma compreensão completa da comunidade microbiana de cada amostra como parte de seu UROP.

"O Projeto Herman é uma maneira muito legal de pegar algo que muitas pessoas conhecem, e para investigar o que realmente está acontecendo, "McAllister diz.