Paläo-Carb-Revolution

Was Enzyme mit der Bierbrauerei und der Entstehung des Getreideanbaus zu tun haben

Biolumne: Paläo-Carb-Revolution

Auf Festgelagen im prähistorischen Göbekli Tepe wurde vor fast 12 000 Jahren schon Bier getrunken. Eine Unzahl riesiger Steinbottiche und Malsteine zeugen davon. Sie lassen in diesem ältesten Heiligtum der Welt eine Produktion fabrikmäßigen Ausmaßes erahnen. Das Bier wurde aus Wildgetreide bereitet. Genauso wie der dazu gereichte Brei. Getreide enthält viel Stärke. Doch dieses kompakte Kohlenhydrat wurde schon viel früher von den Jägern und Sammlern als wichtige Kalorienquelle erschlossen. Kaum dass sie das Feuer beherrschten, wurde es zum Garen von Wurzeln und Knollen genutzt. All das wird von Andrew Curry im Fachjournal »Nature« (DOI: 10.1038/d41586-021–01681‑w) mit archäologischen Forschungsergebnissen belegt. Kohlenhydrate kamen also nicht erst vor etwa zehntausend Jahren durch den Ackerbau, sondern bereits in tiefster Steinzeit vor rund hunderttausend Jahren auf den Speiseplan der Menschen. Tatsächlich besitzt der Mensch viel mehr Genkopien stärkeabbauender Enzyme als andere Primaten. Offensichtlich war eine bessere Stärkeverdauung mit evolutionärem Vorteil verbunden. Wer heute einer »Paläo-Diät« frönen möchte, kann deshalb getrost Kohlenhydrate in seinen Speiseplan aufnehmen.

Aber Bier brauen ist mehr als einfach Stärke zu verdauen. Es ist früheste Biotechnologie, denn es nutzt – noch unbewusst zwar, aber dennoch gezielt – die katalytische Wirkung von Enzymen. Erst durch sie werden aus der unlöslichen Stärke des Korns lösliche Zucker, Alkohol und schäumendes CO2.

Doch wie funktionieren Enzyme eigentlich? Was können sie und was nicht? Freiwillig läuft eine (bio)chemische Reaktion nur ab, wenn Energie frei wird. Andere Reaktionen müssen durch Energiezufuhr erzwungen werden. Aber eine Energiequelle sind die Enzyme nicht! Bei der Bildung von Stärke aus Wasser und CO2 wird von den Pflanzen die Sonnenenergie genutzt. Sie wird in chemische Energie umgewandelt und so gespeichert. Und die wird beim Stärkeabbau wieder frei.

Doch gewöhnlich ist Stärke sehr stabil. Gleich einer Kerze, die nur brennt, wenn man sie anzündet, muss auch der Stärkeabbau gestartet werden. Aktivierungsenergie nennt man passend die Energie, die zunächst zugeführt werden muss, damit eine Reaktion abläuft. Die kann sehr hoch sein. Und da setzt die Wirkung von Enzymen an. Sie verringern die Aktivierungsenergie. Dazu werden an einem Enzym die Stoffe so angelagert, dass sie optimal für die Reaktion positioniert sind. Nun bedarf es nur noch eines sehr kleinen energetischen Anstoßes. Die Sonnenwärme, die die steinernen Tröge in Göbekli Tepe erhitzte, reichte deshalb für das Brauen von Bier völlig aus. Die Enzyme dazu lieferten das wilde Getreide mit den daran haftenden Hefen.

Alle Endprodukte werden von den Enzymen schnell freigesetzt. So stehen sie sofort für den nächsten Reaktionszyklus bereit. Deshalb werden Enzyme stets nur in sehr geringen Mengen benötigt.

Sicher ist es kein Zufall, dass Menschen in späteren Jahrtausenden gerade um Göbekli Tepe sesshaft wurden und man dort einen der Orte der Getreidezüchtung vermutet. Und wer weiß – vielleicht war es gar das Bier, das den Wunsch nach stets verfügbarem Getreide auslöste?

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