糖尿病藥物 metformin 有減重效果也是因為～

史丹佛大學的研究團隊之前發現，劇烈運動過後會讓人沒有食慾，原因是體內產生大量的 Lac-Phe (N-lactoyl-phenylalanine)，是乳酸(lactate)和氨基酸 phenylalanine (Phe) 結合後的代謝物，會抑制你的食慾，有潛力成為新型的減肥藥物，而在他們最新的研究裡，發現用來控制血糖的糖尿病藥物 metformin 也會使體內的 Lac-Phe 增加。

相關文章：劇烈運動後為什麼會沒食慾？



在這篇研究之前，metformin 作用的機制並不清楚，但患者使用藥物後的第一年，體重會減輕 2%-3%，雖然跟減肥神藥 semaglutide 可以減到 15% 以上不能比，但是效果是可重現的。

metformin 的減重機制

由於乳酸和 Lac-Phe 之間的關係，讓他們想到 metformin 也許也是透過 Lac-Phe 而出現減重的效果，因為 metformin 之所以可以降血糖，是因為它是透過抑制 complex I 來促進葡萄糖分解，進而產生大量的乳酸。研究團隊發現肥胖老鼠在用了 metformin 之後，血液中的 Lac-Phe 上升了，而且也吃得比較少，最後在九天的實驗中體重減輕了約兩克。近一步探究，他們發現 Lac-Phe 增加的來源是是腸道裡表現 CNDP2 (cytosolic nonspecific dipeptidase 2) 的上皮細胞，CNDP2 是讓乳酸和 Phe 結合產生 Lac-Phe 的酵素，缺少 CNDP2 的老鼠，吃了 metformin 後體內 Lac-Phe 不會上升，也沒有減重效果。

他們也分析了第二型糖尿病患者在使用 metformin 前和使用 12 個禮拜後的血液，也同樣發現血液中的 Lac-Phe 在使用 metformin 後顯著增加了。另外，在一個大型的動脈粥狀硬化(atherosclerosis)試驗中，有使用 metformin 的患者血液中的 Lac-Phe 也比沒使用藥物的人高很多。



雖然 metformin 的減重效果沒減肥神要那麼好，但它是使用已久的口服藥，現階段或可當作另一個選擇。



Articles:

Weight loss caused by common diabetes drug tied to “anti-hunger” molecule in study | News Center | Stanford Medicine


Paper:

S Xiao, VL Li, X Lyu et al. Lac-Phe mediates the effects of metformin on food intake and body weight. Nat Metab (2024) DOI: 10.1038/s42255-024-00999-9

創新移植 -- 把淋巴結變成器官

說到器官移植大家想到的就是把捐贈者的器官移植到患者身上，或是之前提過的，用其他動物的器官，不管怎樣都是同樣的器官，而且是一個器官只能捐給一個患者，但是最近的這個器官移植案例，則是把捐贈者的器官細胞移植到患者的淋巴結(lymph node, LN)，讓它轉變成想要的器官，並且可以捐給多個患者。

一個非常創新的作法，最近成功的臨床試驗患者也是史上第一例。

細胞移植上創新的由來

這家位於賓州匹茲堡(Pittsburgh)的生技公司 LyGenesis 是比茲堡大學的 spin-off，創立於 2017 年，主要是以細胞治療的方式進行器官移植。他們的 CSO Dr. Eric Lagasse 在十幾年前發現，被植入進淋巴結(lymph nodes, LN)的肝細胞(hepatocytes)不但可以存活，還會組織成功能正常的迷你肝臟。有趣的是在他們 2012 年發表在 Nature Biotechology 的論文寫道，因為淋巴結除了有大量的養份流來流去，很適合癌細胞生長和轉移，也通常是癌細胞轉移的第一個據點，因此想到搞不好也適合用來植入健康的細胞，於是出現了這個細胞治療策略，把捐贈者的器官細胞植入的淋巴結，由於人體內有超過五百個淋巴結，本身的功能也包括濾掉體內垃圾，和肝臟的功能類似，所以適合拿幾個來生長成迷你肝臟。

應用在器官移植上

該方法已試驗在老鼠、狗和豬身上，把肝臟細胞植入老鼠的一個淋巴結後，就會長出足以挽救老鼠生命的迷你肝臟。把胸線細胞植入淋巴結，可以讓沒有胸線的老鼠產生正常的免疫反應。把胰島(pancreatic islets)細胞植入糖尿病老鼠的淋巴結，就可以恢復其體內的血糖控制。用在豬身上時，兩個月內就長出一個類似健康肝臟的迷你肝臟。

在他們的第二期臨床試驗中，是把捐贈者的肝臟細胞分離出來後，用內視鏡超音波(endoscopic ultrasound)手術植入患者上腹部，肝臟附近的淋巴結中，讓它增生後把淋巴結轉變成迷你肝臟，接受該方法移植的患者恢復良好已出院。

你可能會問，迷你肝臟不會越長越大，長成正常大小的肝臟嗎？

該公司的 CEO Michael Hufford 表示，迷你肝臟是透過壞掉肝臟傳遞的訊息生長，因此只要迷你肝臟可以正常運作，訊息就會消失，迷你肝臟也會自己停止繼續生長，不過他們也不確定迷你肝臟到底會長多大。

LyGenesis 計畫在 2025 年中收到 12 位肝病末期(end-stage liver disease, ESLD)患者進行第二期臨床試驗。

除了肝臟，正在 pre-clinical trial 的還有抗老化的胸線細胞移植(thymus)、腎臟末期的腎臟細胞移植和用於糖尿病的胰臟細胞移植。



News:

‘Mini liver’ will grow in person’s own lymph node in bold new trial

糖尿病藥物新進展 -- 口服胰島素

目前糖尿病 患者是用注射型胰島素控制，但除了不夠方便外，還需要嚴格的血糖控制來避免不良作用和低血糖(hypoglycaemia)的情形。

相關文章：胰島素發現史 — 學術界黑暗面

胰島素膠囊

挪威北極大學(Arctic University)和澳洲雪梨大學(University of Sydney)的研究團隊合作研發了一種只有頭髮萬分之一寬的口服奈米胰島素膠囊，如果在人體試驗成功的話，不但比注射方便，也更像胰島素在體內釋放的方式。雖然很多藥物都可口服，但至今未有口服胰島素是因為它進入胃後可能會先被降解而無法到達目的地，而該研究團隊則開發了一種可以保護胰島素不被胃酸降解的包膜，使它可以順利到達肝臟。不過，如果包膜不會被胃酸降解，那它到肝臟後如何被釋出？



他們先把胰島素和硫化銀量子(silver sulfide quantum dots, Ag2S QDs)結合後，再用甲殼素和葡萄糖的聚合物去包裹(chitosan/glucose polymer, CS/GS polymer)成奈米微粒，使其可以口服。這個口服胰島素在酸性環境中不會溶解，可以增加在腸胃道裡中性環境中被吸收的機會。

胰島素要怎麼被釋放出來？

肝臟的葡萄糖苷酶(glucosidase)在血糖升高的時候會活化，可以分解包膜的醣類聚合物，釋放出胰島素到肝臟、肌肉和脂肪，降低血液中的葡萄糖。也就是說，只有在高血糖的時候胰島素才會被釋出，血糖低的時候不會，也就可以減少血糖過低的狀況發生，比起一次注射大量胰島素的方式，這種膠囊更能夠準確控制胰島素的釋出，更符合患者需求。

在他們第一型糖尿病的老鼠實驗中，口服胰島素和注射型胰島素的效果差不多，皆可在 15 分中內降低血糖，而每日一劑的口服胰島素除了可以維持老鼠的血糖外，也沒有出現血糖過低、變胖和脂肪堆積在肝臟的現象，但是使用注射行胰島素的老鼠體重則增加了 30%。

另外，他們也把口服胰島素和無糖巧可力混在一起，讓它變得比較可口後試驗在健康狒狒身上，結果顯示中高劑量(5 UG/kg, 10 IU/kg)口服胰島素都可以在 15-30 分鐘內降低血糖，且沒有低血糖的情況。



人體的臨床試驗預計在 2025 年開始，由澳洲的 Endo Axiom Pty Ltd 進行臨床試驗，第一期將會看其安全性，以及是否會造成血糖過低，第二期則是看是否能取代注射型胰島素，希望在未來的兩、三年內上市。



Article:

New medicine can create a new life for diabetes patients – without needles! | UiT


Paper:

NJ Hunt, GP Lockwood, SJ Heffernan et al. Oral nanotherapeutic formulation of insulin with reduced episodes of hypoglycemia. Nat Nanotechnol (2024) DOI: 10.1038/s41565-023-01565-2

人類首次移植豬的腎臟

最近的其中一個大新聞是今年三月中時，有位 62 歲的男士在麻省綜合醫院(Massachusetts General Hospital, MGH)成功移植了豬的腎臟，移植後腎臟便開始正常運作，預估患者很快就能出院。之所以是大新聞，是因為這是第一例人類接受動物腎臟的移植後，患者還能活動，甚至應該可以出院正常生活的手術，也就是說，未來需要移植的患者可能不需要苦等了。

為什麼這麼說？因為嚴格來說，去年年中美國的 NYU Langone Health 已經進行過把豬腎臟移植到人類身上的手術了，只是移植者是腦死患者，雖然移植一個月後並沒出現感染或免疫排斥反應，但畢竟患者已經腦死，還是無法確定這種移植在有意識的患者身上會怎樣。

不過，豬腎臟是哪來的？隨便一隻豬都可以拿來移植嗎？

並不是哦！移植的豬是由麻州生技公司 eGenesis 所提供的，他們在過去五年已和 MGH 合作基改這些豬，並於去年把基改結果發表在 Nature 上面，他們利用 CRISPR 移除了對人體有害的基因，並加了一些人類的基因外，也把豬的內源性 retroviruses 滅活以排除感染的風險。

相關文章：製造器官的新方法 -- 讓豬體內長出人類的器官

用來移植的豬之前並不是沒基改嘗試過，不過有幾個問題：

1. 用的豬是經濟用豬，器官比人類大。？

2. 是為實驗用的猴子而設計的，因此雖然沒有 α-Gal (galactose-α-1,3-galactose) 或 the α-Gal and Sd(a) (Sia-α2.3-[GalNAc-β1.4]Gal-β1.4-GlcNAc) glycans，但卻有猴子的 Neu5Gc (N-glycolylneuraminic acid) glycan。如果要移植到人類身上的話，最好三個都移除掉，因為這三個人類都沒有。

3. 豬的基因體帶有內源性的 retrovirus (porcine endogenous retrovirus, PERV)，有感染人類的風險。

因此他們在移植豬的身上，做了些改變以適用於人類身上：

1. 用較小的迷你豬種 Yucatan Miniature
2. 把三個聚糖基因都移除
3. 把 PERV 的基因移除
4. 加入七個人類基因，包括免疫系統的 CD46, CD47 和 CD55，凝血相關的 THBD 和 PROCR，以及降低缺血灌流損傷、細胞凋零(apoptosis)和發炎反應的 TNFAIP3 和 HMOX1。



 這位接受豬腎臟移植的是一位第二型糖尿病患者，另外還有高血壓和腎臟疾病，2018 年年底的時候已接受過人類腎臟的移植，但在五年後移植的腎臟就無法用了，去年五月便開始洗腎，且有病發症，需每兩週去醫院一次。想再接受一次移植來改善生活品質也不是不行，但目前美國有超過十萬人在等著移植，在等移植的同時，每天有 17 人死亡，因此在沒有其他治療方法的情況下，FDA 核准了這次的移植手術。患者在手術後還是有接受一些抑制免疫反應的藥，以更近一步降低免疫排斥的風險，目前為止患者並沒有出現排斥反應，並且可以自己走路了，醫生預估不久後即可出院。



Article:

World’s First Genetically-Edited Pig Kidney Transplant into Living Recipient Performed at Massachusetts General Hospital

女人的眼淚，會讓男人⋯⋯

眼淚除了發洩情緒，讓人知道你很難過，以及把進入眼睛的異物洗出外，還有什麼其他的功能？

用眼淚表達情緒，可能是人類獨有的。

在動物的世界裡，眼淚的功能是傳遞訊息。由之前的研究裡知道，老鼠除了尿液含有費洛蒙(pheromones)，傳遞關於性的訊息外，眼淚也有同樣的功能。公鼠的眼淚中含有由眼窩外涙腺(extraorbital lacrimal gland)分泌的 ESP1 (exocrine gland-secreting peptide 1)，除了會增加母鼠愛愛的意願，也會增加公鼠本身的攻擊行為。而母鼠的眼淚中的皮質酮酸(cortigynic acid)和其他分子會降低公鼠的攻擊行為，並把牠轉變成想愛愛的行為，懷孕的母鼠則在偵測到來自不是孩子的父親的的 ESP1 後會流產。

那人類呢？人類的眼淚是否也含有某種傳遞訊息的化學分子？其功能是什麼？

女人的眼淚降低男人的性慾

以色列 Weizmann Institute of Science 的研究團隊在 2011 年的時候，發表了一篇研究在 Science，顯示女人的眼淚會降低男人的性慾。

在這個研究中，他們找來了兩位跟劉雪華一樣，可以想哭就哭的女士，給她們看一部 1979 年的傷心電影，在她們流淚時收集其眼淚。做為對照，則是把生理食鹽水滴在女性的臉頰上，讓它跟眼淚一樣從臉頰上流下來，如果臉上有抹保養品或噴香水的話，也會跟眼淚一樣，在流下來的時候洗到一些保養品。

接著，他們讓 24 位年齡介於 23 歲到 32 歲的男性對著裝的真眼淚和假眼淚的容器深呼吸十次，並且評斷其味道的強烈程度，以及帶來的愉悅感和熟悉感。除此之外，為了讓他們能夠一直聞到淚水或生理食鹽水，便把化妝棉用眼淚浸濕後黏在人中的地方，然後讓他們看螢幕上被修圖過的女士臉龐，為各個臉龐的桑心程度和吸引力評分。研究團隊把快樂和傷心的表情融合在一起，讓參與者難以辨認圖片中女性的情緒。測試分為兩天，一天是生理食鹽水，一天是真淚水。

評測結果顯示，真淚水和假淚水的味道強烈程度，以及其愉悅感和熟悉感並沒有差別。有趣的是有 70% 的男性聞了真淚水後覺得女性變得沒有吸引力，但是在同理心上和共感照片中女性的情緒上沒有差別。

由於眼淚和生理食鹽水皆無色無味，實驗的男性聞不出眼淚和生理食鹽水的區別，無法影響他們對女性情緒的看法，但是他們在聞到眼除此之外，產生性慾的程度也反映在生理上，在聞了真淚水後，男性的心跳、呼吸、體溫和睪固酮(testosterone)都下降了，表示他們的性慾真的沒了。透過腦部 fMRI，他們也發現通常男人們在看到色色圖片時，大腦會有反應的下視丘(hypothalamus)和梭狀回(fusiform gyrus)，在接觸到女人的眼淚後就沒那麼活躍了。

作者表示，女性在經期時情緒波動較大，較容易流淚，可能就是一種讓男性知道，這個時候不適合愛愛的訊號。

女人的眼淚降低男人的攻擊性

女人的眼淚除了降低男人的性慾外，研究團隊去年又發表了一篇研究在 PLOS Biology，顯示女人的眼淚還可以降低男人的攻擊性。之前已由老鼠實驗得知，母老鼠的眼淚有此功效，但是不知道女人的是否也是如此。

在這個實驗中，一樣讓提供眼淚的女性看桑心電影，然後邊哭邊收集流下臉頰的眼淚，對照的假眼淚也同樣是把生理食鹽水滴在臉頰上，讓它流下臉頰後收集。接著，把真眼淚或假眼淚滴在化妝棉，黏在男性參與者的人中後立刻讓他們玩 PPSAP (Point Subtraction Aggression Paradigm)。跟之前一樣，也是連續兩天同一時間來，然後一次用眼淚測試，一次用生理食鹽水策次，採雙盲製。

PSAP 是一種線上電腦遊戲，參與者會與一個虛擬對手比賽，但他們會以為對手是真人。遊戲的目標是盡可能賺更多的錢，遊戲結束時會拿到他們賺的錢。在遊戲開始前，參與者被告知兩個玩家之中有一個是可以偷對方的錢，另一個則是扣對方的錢，但不會進到自己的錢包裡。至於是偷錢還是扣錢，則是用抽籤決定，但抽籤結果會讓參與者一直抽到扣錢的角色。會給參與者兩個軟球，一手一個，同時握緊球五秒鐘的話會得到 1 NIS (1 NIS = approximately $0.33)。

遊戲被切割為 10 個事件，每次 10 秒，因此參與者最多可以得 2 NIS。有時候參與者會發現他的錢突然少了，然後會被誤導為是被對手偷的，試圖激怒他。參與者可以有兩種反應，一種忽略它並繼續玩，另一種是扣對方 3 NIS，如果要扣對方錢的話就擠壓一顆球，這被認為是報復行為，也就是攻擊行為(agression)。

在這個遊戲中，攻擊行為是透過 APR 來計算，也就是攻擊次數和被激怒次數間的比例，APR 高的話就表示攻擊性高。每次的實驗長度為每人每天 90 分鐘到 120 分鐘。

結果呢？

聞真女人眼淚的男性，其攻擊行動下降了超過 40%，當研究人員用 MRI 掃描他們的大腦時發現，兩個和攻擊行為相關的區塊，也就是前額葉皮質(prefrontal cortex, PFC) 和腦前島葉(anterior insula)，在男人被激怒時變得很活躍，但有聞女人眼淚的話就沒有。另外，如果這兩個區域的活動程度差別越大，他發動攻擊的頻率就越小。



不負責結論：女人的眼淚真是多功能，不過他們應該分析一下成分，看是不是跟老鼠的眼淚一樣，最好是也分析一下男人的眼淚做比對。XD

本來想知道男人和女人的眼淚有何不同，是否也有不同功用，但找不到關於男人眼淚的研究。😂



Articles:

Sniffing women’s tears reduces aggressive behaviour in men | EurekAlert!

Science | A Woman's Tears: The Anti-Viagra?



Papers:

S Agron, CA de March, R Weissgross et al. A chemical signal in human female tears lowers aggression in males. PLoS Biol (2023) DOI: 10.1371/journal.pbio.3002442

S Gelstein, Y Yeshurun, L Rozenkrantz et al. Human tears contain a chemosignal. Science (2011) DOI: 10.1126/science.1198331

哺乳動物有更年期嗎？

除了人類和靈長類以外的哺乳類動物，到底有沒有經期和更年期？

大部分的哺乳類動物並沒有經期，牠們的是發情期(estrus cycle)。人類的月經是指子宮內膜，連同血液和組織經由陰道脫落，而動物的發情期則是子宮內膜被重新吸收，而不是脫落。由於這些哺乳類動物沒有所謂的月經(menstruation)，因此在定義上便不算有更年期(menopause)，但這不代表牠們沒有生殖器官老化，無法生育的情形，這個因老化而停止排卵的現象為 oopause。



要如何知道動物是否 oopause？在正常排卵期間，一個或多個卵母細胞(oocytes)會從卵巢中的卵泡中釋放出來。之後，卵巢中每個排卵後的卵泡殘餘物會轉變成黃體(corpus luteum)，最後黃體會退化並轉變為白體(corpus albicans)。在大多數物種中，白體會被吸收回體內。因此，最直接的方法是根據卵泡或黃、白體的數量，可以得知卵巢中可用的卵泡有多少，以及最近是否排卵。間接的方法則是測量牠們的經期或發情期的長短及週期，這些可以透過賀爾蒙、陰道細胞和發情時間等等得知。除此之外，可以由牠們的生育能力和停止生育後的存活時間長短來得知，也就是 PrR (post-reproductive representation)，即停止生育後到死亡前的時間，在整個壽命中的比例為多少。

目前所知有更年期的動物只有人類和鯨魚。不過，由最近發表的兩篇研究可知，很多哺乳類動物其實有更年期。

德國癌症中心(German Cancer Research Center)的研究團隊發現很多哺乳動物在生育能力停止後還活了很長一段時間，例如人類的壽命長到可以經歷更年期，如果動物大多數在更年期之前就死亡的話，可能就無法得知牠們是否有更年期，例如母黑猩猩生到最後一刻的這種，就會被認為沒有更年期。他們先是發現實驗老鼠有這種現象，常常在最後一次生育後還活了很久，似乎也有更年期。他們很好奇是否其他動物也有更年期，於是便收集哺乳動物相關的論文來做資料分析，其中涵蓋了超過 70 種物種，結果發現 80% 以上的物種在停止生育後仍存活了很久，包括馬、家貓、非洲和亞洲象、老鼠和黑猩猩等，都有更年期。如果更年期的定義是動物活得夠老到停止排卵後還活著，而不是被獵捕者殺死或病死的話，由這篇研究可知，很多哺乳類動物是有更年期的。

另一篇研究提供的「哺乳類也有更年期」的證據是黑猩猩(chimpanzee)，雖然很多研究顯示，母黑猩猩是生到生命的最後一刻，但是烏干達雞巴萊國家公園(Kibale National Park)裡的野生母黑猩猩 Marlene 卻和大家以為的不一樣，牠最後一次生小孩是在 23 年前，也就是說牠早就更年期了。

一個由加州大學 UCLA 和亞利桑那州立大學(Arizona State University)等等合作的研究團隊追蹤了雞巴萊國家公園裡野生 Ngogo 族群中 的 185 隻母黑猩猩長達 21 年的時間(1995–2016)，牠們的年齡介於 14 歲(剛成年)到 67 歲之間，研究團隊在分析了其生育率和死亡率後，計算出牠們的 PrR。

他們發現，有不少母黑猩猩的壽命超過牠們最後一次生育，也就是說牠們在最後一次生育後還活了一段時間，表示牠們並沒有生到生命的最後一刻。透過猩口普查，科學家們得到了母黑猩猩在最後一次生育後還活了多久的數據，即在最後一次生育後平均還活了八年，大概佔了牠們成年期約 20% 的時間。不過，跟人類比算短的了，人類在最後一次生育後到死亡的時間大概佔了 40% 到 70%，殺人鯨的則佔了約 30%。

在人類身上，要知道是否更年期可由濾泡刺激素(FSH, follicle-stimulating hormone)和黃體促素(LH, luteinizing hormone)增加，以及雌激素(estrogens)和黃體素(progestins)下降而知。研究團隊為了想知道黑猩猩是否也有類似人類的更年期，檢測了其中 66 隻母黑猩猩尿液中的四種性賀爾蒙濃度。結果發現，母黑猩猩在 30 歲過後生殖力就開始下降，50 歲之後就不再生育，而且這些黑猩猩很多都活超過 50 歲。跟人類一樣，牠們進入更年期後，濾泡刺激素和黃體促素上升，雌激素和黃體素下降。

為什麼 Ngogo 族群裡的母黑猩猩可以停止生育後還活很久，但其他的黑猩猩族群就沒有這樣，至今仍是個謎。作者表示，這有可能是因為 Ngogo 的黑猩猩過太爽，生活環境中沒有天敵外，每天吃很好，也鮮少有人類和其他黑猩猩社群來打攪，所以可以在停止生育後還活到 60 幾歲，不然通常野生的黑猩猩很少能活超過 50 歲。那，為什麼人類有更年期呢？最為人知的原因就是「阿嬤假說 (grandmother hypothesis)」，因為老人就算沒有小孩，還是可以玩孫子，但這在黑猩猩身上不成立，因為黑猩猩的女兒成年後就離家了。



Articles:

New Scientist | Most mammals go through the menopause - if they live long enough

Science | Menopause may be widespread among mammals, challenging famed hypothesis


References:

BM Wood, JD Negrey, JL Brown et al. Demographic and hormonal evidence for menopause in wild chimpanzees. Science (2023) DOI: 10.1126/science.add5473

I Winkler & A Goncalves. Do mammals have menopause? Cell (2023) DOI: 10.1016/j.cell.2023.09.026

拉格啤酒是怎麼開始流行的？

大家喜歡喝啤酒嗎？喜歡喝哪種呢？知道啤酒的來源嗎？

啤酒大致分成兩種，拉格(Larger)和艾爾(Ale)，而拉格啤酒佔所有啤酒銷售量的 90％。

兩者不同的地方不只在發酵過程，他們用的酵母菌株也不一樣。艾爾啤酒用的是大部分人所熟知的啤酒酵母 S. cerevisiae，做酵母菌實驗的人應該都用過這株酵母，但拉格啤酒用的酵母菌株的來源則是個謎。



根據對歷史釀酒記錄和酵母菌的基因史的綜合分析，用於釀造大多數現代拉格啤酒的酵母是於 1602 年至 1615 年間，在最初的慕尼黑皇家啤酒廠(Munich Hofbräuhaus)的地窖中，混合白啤酒和棕色啤酒的酵母漿時產生的。

十七世紀的釀酒師雖然不知道酵母的存在，但他們發現這種新的混合物很受歡迎，它像淺色啤酒一樣發酵強勁，但像深色啤酒一樣能耐受較低的溫度。在小冰河時期，也就是公元 1300 年至 1850 年左右，該地區的溫度急遽下降，而這株酵母菌耐低溫的特性意味著人們可以在北半球的春天早期釀造出乾淨口感的拉格啤酒，

關於拉格啤酒酵母菌的起源，主要的線索是來自 2016 年時，研究人員分析了 120 種拉格啤酒和愛爾啤酒酵母菌的基因，想整理出它的族譜，最後發現這株用來釀拉格啤酒的 S. pastorianus 是釀小麥啤酒(wheat ales)的酵母菌 S. cerevisiae 和釀棕色啤酒的酵母菌 S. eubayanus 的混種。2019 年時，VIB–KU Leuven Center for Microbiology 的微生物遺傳學家 Kevin Verstrepen 和他的同事分析後表示，這株混種酵母菌大約起源於 16 世紀中葉，可能來自巴伐利亞，因為它的 DNA 中來自於酵母菌 S. cerevisiae 的片段最接近巴伐利亞的那些菌株。

受到這些結果的啟發，慕尼黑工業大學(Technical University of Munich)釀酒微生物學家馬 Mathias Hutzler、已故生物化學家 Franz Meußdoerffer 和釀酒科學家 Martin Zarnkow 翻遍了酒廠的歷史記錄和德語古籍，甚至還在巴伐利亞各地的酒廠地窖中搜尋古老的酵母樣品，想找出兩種酵母菌混合的可能地點。

最後，他們拼湊出了這株混種酵母的歷史：

• 大概 13,000 千年以前，Levant (現今敘利亞雅那區)就有釀酒的紀錄，這應該是啤酒的起源。


• 中世紀(Middle Ages, 476 A.D - 1400~1450)：雖然那時候沒有現代科學，但已經知道發酵需要用酵母菌。這時也已知酵母會沈澱在發酵桶底部，但在某些特殊情況下，上層發酵的 S. cerevisiae 也會沈澱。
  
  上層發酵是歐洲最初用來釀啤酒的方法，包括波希米亞地區(布拉格)，而下層發酵則是在十四世紀的時候才開始普遍，主要在 Franconia (巴伐利亞北部) 和 Upper Palatinate (巴伐利亞東部)，這些地區是上下層酵母菌混在一起用，因此溫度成為關鍵，釀造者可以取上層或下層的酵母菌作為下次釀酒的種子。
  
  上層發酵(bottom-fermented)是指在發酵過程中，酵母菌會浮到麥汁表面，使啤酒上層有一層蓬松的泡沫；而下層發酵(bottom-fermented)是指發酵得比較平靜，並沉積在容器的底部。


• 十二、十三世紀左右，專業釀酒技術開始出現於中北歐，大家對酵母菌和啤酒發酵才產生興趣。這時候啤酒主要是用大麥和啤酒花釀造的，之後的釀酒技術產生了一種新的啤酒，需要較長的發酵和較低的溫度，產生的新啤酒種類為拉格啤酒(mixed yeast cultures, pre-S. pastorianus modern lager yeast time)。而這個最原始的拉格啤酒不久便取代了舊啤酒，因為它較穩定，所以適合運送。新啤酒分成兩種：Märzen 是在春夏之前的三月釀造，overseas 則是穩定和適合外銷的啤酒。


• 十三世紀到十七世紀時，由於氣候較冷，較適合釀下層發酵啤酒。


• 十四世紀的時候，大麥取代燕麥為釀啤酒的原料。


• 十五、十六世紀的時候，由於各種原因，中歐開始大喝啤酒，也因此在地的啤酒廠開始興盛起來，每個啤酒廠根據配方(大麥、小麥和燕麥的比例)、技術和酵母菌的不同都有自己獨特的風味。
  
  1516 年的時候，由於巴伐利亞啤酒純淨法(Beer Purity Law of 1516)規定在寒冷的春季時，釀酒廠只能用大麥(barley)和啤酒花(hops)去釀下層發酵啤酒，這樣在食物短缺時還有小麥可以用來做麵包，因此下層發酵成為巴伐利亞主要的釀造法。當時只有只有兩個下巴伐利亞的貴族家族保留釀造白啤酒(Weißbier)的權利，而這間啤酒屋是 17 世紀初唯一被允許釀造大量上層發酵的白愛爾啤酒的釀酒廠。


• 1602 年的時候，巴伐利亞公爵 Maximilian 從波希米亞貴族家庭那裡奪取了小麥白啤酒的釀造權，然後把這株酵母和帶到了慕尼黑皇家啤酒廠(Munich Hofbräuhaus)，並找了來自 Einbeck 的白啤酒釀酒大師 Elias Pichler，在這裡 S. pastorianus 和 S. eubayanus 這兩株酵母菌結合了，這時候 S. eubayanus 已被用於下層發酵啤酒。1602 年到 1607 年，來自巴伐利亞的 Schwarzach 市和 Lower Saxony 的 Einbeck 市的釀酒師都跑到慕尼黑慕尼黑皇家啤酒屋，這家釀酒廠本來白啤酒和棕色啤酒都釀，五年後白啤酒的釀造轉移到 Platzl 的新的釀酒廠 Weißes Hofbräuhaus，後來 1808 年的時候，原本的皇家啤酒廠被併到 Weißes Hofbräuhaus。


• 1883 年的時候，Carlsberg Research Laboratory 的真菌學家 Emil Christian Hansen 純化出這種混合酵母，並以法國化學家 Louis Pasteur 的名字命名為 Saccharomyces pastorianus。Hansen 純化的菌株帶起了啤酒革命，因為釀酒師可以因此固定釀出同樣高品質的拉格啤酒。在此之前，野生的酵母菌株有時會污染麥汁，導致啤酒病(beer sickness)和胃腸不適。純化過後的 S. pastorianus 迅速取代了之前的酵母菌株，目前大部分的拉格啤酒都是用此菌株釀造。

Apple Podcast: 拉格啤酒的由來

Articles:

Science | Modern lager arose when a beer and an ale met in a Munich brewhouse (April 2023)


Publications:

M Hutzler, JP Morrissey, A Laus, F Meussdoerffer & M Zarnkow. A new hypothesis for the origin of the lager yeast Saccharomyces pastorianus. FEMS Yeast Research (2023) DOI: 10.1093/femsyr/foad023