Des chercheurs du MIT font passer leurs recherches microbiennes du laboratoire à la cuisine.

Leur nouveau Herman Project modernise une tradition de longue date, avec un réseau numérique qui suit l'évolution des levains tels qu'ils sont partagés par les boulangers amateurs du monde entier. En crowdsourcing les informations des participants au projet, les chercheurs, basé au Département de Génie Civil et Environnemental (CEE), étudient comment les communautés microbiennes des starters changent dans différentes conditions et environnements.

Levain au levain - un mélange de farine et d'eau qui, par la croissance des bactéries, est responsable du goût unique du pain au levain, traditionnellement partagé entre amis et familles. Les démarreurs, surnommé affectueusement « Herman, " sont généralement partagés avec des instructions papier pour "nourrir" le levain levain, et une lettre d'accompagnement pour suivre le cheminement du levain au fur et à mesure qu'il passe de personne à personne.

Gabriel Leventhal, un post-doctorant en CEE et créateur de The Herman Project, a grandi en participant à des réseaux de démarrage. Maintenant, travaillant avec le professeur adjoint du CEE Otto X. Cordero et les étudiants de premier cycle Sarah Weidman et Lindsey McAllister, Leventhal a lancé The Herman Project pour créer un environnement plus moderne, moyen en ligne de suivre la propagation des levains et d'exploiter les données résultantes pour la science.

"Le projet Herman ne se contente pas de faire de la science citoyenne et de demander aux gens de nous aider à recueillir des données. Nous donnons aux gens la possibilité de participer au processus scientifique, " dit Leventhal. " Nous prévoyons d'avoir un retour sur les données générées à partir des échantillons [de levain], où nous pouvons partager les données et la constitution génétique d'un démarreur, afin que les participants puissent voir comment le démarreur change au fil du temps, et potentiellement aussi faire de petites expériences à la maison avec leurs démarreurs."

Pour aider à démarrer le projet, Cordero et Leventhal ont accueilli deux étudiants de première année, Weidman et McAllister, dans leur laboratoire pendant la période d'activités indépendantes du MIT dans le cadre du mini-programme d'opportunités de recherche de premier cycle (UROP) du CEE. Weidman et McAllister ont affiné les instructions pour les participants, conçu une plateforme en ligne accessible, testé The Herman Project dans sa phase bêta, et mené des recherches en ligne pour le site Web du projet Herman.

« Ma partie principale était de travailler sur les instructions, et nous voulions le rendre plus visuel et aussi simple que possible, " dit McAllister. "Nous avons essayé de le rendre très simple et facile à suivre. J'ai appris des outils de conception graphique et j'ai fait une grande roue que nous avons fini par animer pour la rendre plus interactive et mettre en évidence où vous vous trouviez dans la roue. Puis à la fin, cela vous a permis de découvrir quelles seraient nos prochaines étapes."

Pendant ce temps, Weidman a traduit le complexe, les détails scientifiques du levain en textes de présentation plus compréhensibles pour le site Web. "J'ai vraiment aimé la façon dont nous avons pu prendre ce que nous apprenions et le présenter à la communauté, " elle dit.

Le projet Herman fonctionne en donnant à chaque échantillon de "Herman, " l'entrée au levain, un numéro d'identification, et en utilisant une plate-forme en ligne pour expliquer aux utilisateurs comment nourrir Herman. Herman doit être nourri avec de la farine et de l'eau supplémentaires pendant quatre jours pour s'acclimater à son nouvel environnement de cuisine et laisser le mélange fermenter. Herman est alors prêt à être mélangé avec des ingrédients de cuisson et cuit. Tout le démarreur n'est pas utilisé, cependant, et les participants gardent une partie d'Herman pour une future cuisson.

Comme Herman est passé entre amis, les nouveaux participants enregistrent également des informations sur le site Web du projet Herman, notant leur emplacement et le type de farine utilisée lors de la culture de leur nouveau démarreur. Chaque utilisateur ajoute ainsi des données pour que les chercheurs étudient et étendent le réseau. En plus des participants qui enregistrent leur emplacement approximatif et les conditions environnementales d'Herman pendant qu'il est nourri, ils sont également invités à partager un échantillon d'Herman avec le laboratoire de Cordero. Les chercheurs, assisté de Weidman et McAllister, isolera les microbes et étudiera comment les communautés microbiennes diffèrent à travers le temps et les environnements. Le réseau du projet est actuellement centralisé dans la grande région de Boston, alors que les membres du laboratoire de Cordero commencent à partager Herman avec leurs pairs.

"Le Projet Herman nous permet d'étudier l'évolution microbienne dans le contexte des communautés, où plusieurs espèces coexistent et interagissent, " explique Cordero. " C'est une des frontières dans notre domaine. J'ai trouvé vraiment élégant et excitant que nous puissions profiter de la dynamique sociale autour du levain pour « crowdsourcer » une expérience d'évolution via le projet Herman. »

L'utilisation de microbes tels que les bactéries et les levures est essentielle pour la création de levain et d'autres aliments fermentés comme le vin et la bière. Pour le levain, les microbes décomposent les glucides complexes dans le mélange de farine et d'eau et fermentent la pâte sur une série de jours. Cela crée du dioxyde de carbone et produit des bulles d'air pour aider la pâte à lever. Le processus produit également de l'acide lactique, ce qui donne à la pâte son goût aigre.

Pour le projet Herman, La combinaison des informations en réseau sur la propagation de différents levains de levain avec les données microbiennes des échantillons de pâte permet aux chercheurs d'analyser comment les communautés microbiennes changent lors de leur transfert entre différentes conditions environnementales.

On sait beaucoup de choses sur l'évolution des microbes individuels, mais Leventhal et Cordero cherchent à utiliser le projet Herman pour poser des questions sur si et comment faire partie d'une communauté microbienne a un impact sur la façon dont les microbes évoluent dans différentes conditions.

"Je pense que le projet Herman pourrait nous aider à répondre à de nombreuses questions importantes, " dit Cordero. " Par exemple, quel est l'impact de la diversité au niveau de la souche (au sein de l'espèce) en ce qui concerne la stabilité et la fonction, existe-t-il des trajectoires alternatives d'évolution, et si oui, qu'est-ce qui les contrôle ? Ce sont des questions importantes à aborder si nous voulons apprendre à contrôler et à concevoir des consortiums microbiens. »

"Les communautés microbiennes sont utilisées comme biotechnologie par les sociétés humaines depuis des millénaires. Une différence clé entre l'utilisation de microbes comme outils d'ingénierie et de composants inertes, cependant, c'est que « les microbes sont « vivants », ils se développent, ils ont des mutations, et ils évoluent. Nous devons comprendre comment cela influence leur fonction en tant que communauté si nous voulons les utiliser de manière durable, " dit Leventhal.

Sous la direction de Leventhal, Weidman et McAllister prévoient de mener des analyses des génomes des bactéries et des levures pour obtenir une compréhension complète de la communauté microbienne de chaque échantillon dans le cadre de leur UROP.

"Le projet Herman est un moyen vraiment cool de prendre quelque chose que beaucoup de gens connaissent, et d'enquêter sur ce qui se passe réellement, " dit McAllister.