gær

Alle gærarter har evnen til ukønnet formering, som består i dannelsen af flere celler med en arvemasse magen til den oprindelige celles. Dette sker i visse gærarter som fx Schizosaccharomyces pombe ved deling af cellen omtrent på midten, resulterende i to nogenlunde lige store datterceller. Denne gær er fundet i afrikanske ølgæringer (pombe betyder øl på swahili).

Det er dog mere typisk for gær, at den ukønnede formering sker ved knopskydning: Der dannes på cellen en lille udbuling, der hurtigt bliver til en lille knop, som så vokser sig større. Når knoppen har nået en passende størrelse, afsnøres den som en ny, selvstændig celle. Når den er vokset lidt videre, kan den selv påbegynde en knopskydning.

Hos mange gærarter kendes også kønnet formering, som fører til nye kombinationer af generne. De gærarter, der har kønnet formering, tilhører enten sæksporesvampene (ascomyceterne) eller stilksporesvampene (basidiomyceterne); to store grupper svampe, der skelnes fra hinanden ved måden, de danner sporer på.

De mest anvendte gærarter tilhører slægten Saccharomyces, en sæksporesvamp, og den vegetative formering sker ved knopskydning. Slægtens latinske navn betyder sukkersvamp og henviser til en særlig evne til at gro godt i stærkt sukkerholdige omgivelser. Under disse omstændigheder omdanner gæren det meste af sukkeret til kuldioxid (CO₂) samt alkohol (ethanol), der hæmmer konkurrerende mikroorganismer.

De klassiske anvendelser af Saccharomyces bygger netop på evnen til at omdanne forskellige sukkerarter til kuldioxid og alkohol. Således benyttes gærarten Saccharomyces cerevisiae ('øllets sukkersvamp') til hævning af brød, idet enzymer i melet efter tilsætning af væske nedbryder lidt af stivelsen til maltsukker (maltose), som gæren straks optager og omdanner til kuldioxid og alkohol. Det er de mange små bobler af kuldioxid i dejen, der gør brødet let og luftigt.

Også ved brygning af øl omdanner man først maltens stivelse til maltsukker i en proces kaldet mæskning, hvorefter gæren kan omdanne maltsukkeret til kuldioxid og alkohol. Den mest benyttede ølgær er en hybrid mellem Saccharomyces cerevisiae og en anden Saccharomyces-art. De første renkulturer af gær blev etableret ca. 1880 af Emil Christian Hansen ved Carlsberg Laboratorium, og få år senere blev de anvendt i praktisk ølbrygning.

Ved vinfremstilling er det ligeledes Saccharomyces-gær, der omdanner sukker (i dette tilfælde druesukker, glukose) til kuldioxid og alkohol. Nogle steder benytter man renkulturer af gær, mens man andre steder baserer sig på den lokale mikroflora, idet visse vintyper kun får den rette aroma ved tilstedeværelsen af flere forskellige mikroorganismer. Noget lignende kan gøre sig gældende for alkoholiske drikke af anden art, fx særlige belgiske øltyper samt sake, en risvin, som fremstilles i Østen ved brug af både Saccharomyces-gær og en anden svamp, som bl.a. sørger for omdannelsen af stivelsen til sukker, som gæren kan udnytte.

Saccharomyces-gær er specialiseret til at tåle alkohol, men efterhånden som koncentrationen heraf stiger i løbet af en gæring, går stofskiftet langsommere, og hvis alkoholkoncentrationen bliver for høj, dør gærcellerne. Ved vingæring når alkoholkoncentrationen derfor normalt ikke op over 13-14% (vol.). Under visse forhold, fx ved sakefremstilling, kan den dog nå højere. De betydelig højere alkoholkoncentrationer, der findes i spirituosa, opnås ved destillation, som også benyttes ved fremstilling af ren alkohol, fx fra melasse forgæret med Saccharomyces cerevisiae.

Gæren Saccharomyces cerevisiae er en af de bedst undersøgte levende organismer. Dens genetik blev etableret i midten af 1930'erne af Øjvind Winge ved Carlsberg Laboratorium, idet han beskrev den kønnede formering og viste gyldigheden af Mendels love for denne organisme. De forhold, at den er encellet og let gror på enkle substrater, bidrog til, at man efterhånden fik isoleret og karakteriseret mange mutanter. Da den kønnede formering ydermere er simpel, benyttes den bl.a. som en afgørende indgangsvinkel til cellebiologiske studier. Det blev i 1978 muligt at ændre gærens arvelige egenskaber ved at indføre oprenset DNA i cellerne (genetisk transformation), og det viste sig snart, at denne teknik også kunne bruges til udskiftning af gener; et hvilket som helst af gærens gener kan ombyttes med en vilkårligt ændret udgave, når blot ikke ændringen leder til manglende levedygtighed. Dette kan kun lade sig gøre med ganske få andre organismer og er da næsten altid meget omstændeligt.

Saccharomyces cerevisiae har en forholdsvis lille arvemasse: Den har 16 kromosomer med hvert gennemsnitlig lidt under 1 mio. basepar i arvematerialet DNA. I april 1996 offentliggjordes den samlede rækkefølge af baserne, hvorved gæren blev den første eukaryot, for hvilken rækkefølgen kendes. Af ovennævnte grunde er gær blevet en fremragende cellebiologisk modelorganisme for andre eukaryoter såsom grønne planter, dyr og mennesker.

En vigtig, nyere anvendelse af gær er fremstillingen af visse lægemidler. Således fremstiller den danske virksomhed Novo Nordisk humant insulin med en stamme af gæren Saccharomyces cerevisiae, hvori er indført et gen, der koder for insulin. Gæren laver insulin og transporterer det ud af cellerne, hvorefter det kan oprenses fra det brugte substrat. På lignende måde benyttes ikke blot Saccharomyces-gær, men også arter af andre gærslægter, fx Pichia og Kluyveromyces, til fremstilling af andre peptidhormoner og proteiner ud fra information indført i gæren i form af gener fra mennesker.