Pet misterioznih kava možda će puknuti Beanov geni

To je najpopularnija psihoaktivna tvar na svijetu, koju svakodnevno konzumiraju milijarde. Toliko volimo, poslali smo poseban stroj kako bi ga napravili u svemiru. Ali do sada je kava držala nekoliko tajni svog uspjeha. Kako je biljka dobila kofeinski udarac? Kako grah proizvodi svoju nježnu aromu i okus? A može li kava zapravo biti dobra za vas?

Povezane knjige

Kava luda: 140 AHA! Trenuci kave iz konferencijske sobe, kafića, kuhinje

Kafeistički manifest: Nema više loše kave!

Sada su znanstvenici sekvencirali genom kave Robusta ( Coffea canephora ), koja čini otprilike trećinu zapanjujućih 2, 25 milijardi šalica joea koje pijemo svaki dan. (Usko povezana vrsta Arabice ispunjava većinu ostataka svjetskih krigli.) Objavljen danas u časopisu Science, članak koji opisuje genom kave, uspoređuje i genetičke sekvence biljke s onima vinove loze, rajčice i Arabidopsis, uobičajenog modela organizma u biljna biologija, otkrivajući neke jedinstvene prilagodbe kave. S ovim novim alatom daljnja bi istraživanja mogla pomoći u pronalaženju odgovora na ove enigme o kavi.

Zašto bi biljke proizvodile kofein?

Iako možda žudimo za svojim jutarnjim naletom, nije očito zašto bi biljka kave razvila kofein u prirodnim uvjetima. Koautor studije Victor Albert, biljni evolucijski biolog sa Sveučilišta u Buffalu, kaže da postoje tri vodeće teorije za objašnjenje fenomena.

Kofein može spriječiti biljojedi da jedu lišće. "Kofein se zapravo nakuplja vrlo lično", kaže Albert. Čak je bilo pokušaja pripremanja čaja od listova kave, ali to nije nešto poput kave iz zrna. Također je moguće da biljke kave koriste kofein kako bi nadmašile svoje susjede. "Ideja je da nakon pada lišća kofein iscuri u tlo, zajedno s drugim spojevima, i uspori klijanje sjemena iz drugih biljaka u nadmetanju za ograničene resurse, svjetlost i prostor", kaže on. Ili kofein može privući oprašivače kako bi ih zujao. „Istraživanje objavljeno u Science prošle godine sugerira da kofein habituira oprašivače. Ona na njih djeluje na sličan način kao i na nas - tjera ih da se vraćaju po više ", kaže Albert.

Iako se odgovor na ovu dugogodišnju misteriju ne nalazi u novoj studiji, sada bi se moglo utvrditi kako imamo biljni detaljni genom. "Ne bi me iznenadilo da su sve tri teorije u određenoj mjeri tačne", kaže Albert.

Kako se razvio kofein?

Biolozi razmišljaju o dva genetska puta kako bi proizveli kofein, kaže Albert. Jedna je ideja da su sve cvjetale biljke počele s genima, a samo je nekoliko njih počelo ozbiljno proizvoditi kofein. Ili se biosinteza kofeina nekoliko puta razvijala jedinstvenim putovima u udaljeno povezane biljne skupine.

Studija genoma podupire taj drugi scenarij. Analiza pokazuje da su geni koji piju kofein u kavi različiti od onih koji čine spoj u čaju i kakau. "Kava i čaj posljednji su put dijelili zajedničkog pretka prije 100 milijuna godina", kaže Albert. „Kava i čokolada prije možda 120 milijuna godina. Dakle, govorimo o biljkama koje su razdvojene jako dugo vremena i koje su samostalno razvile sposobnost stvaranja kofeina. "

Biljke nose inačice istih gena kofeina, ali sitne promjene potaknule su velike razlike u njihovoj biološkoj ulozi. "Geni koji kodiraju enzime kofein u kavi imaju bliske srodnike, na primjer, čokoladu, ali u čokoladi ti geni ne čine kofein, oni čine nešto drugo", kaže Albert. „Postoji veliko istraživačko područje u dizajnerskoj enzimskoj kemiji, gdje ljudi mijenjaju enzimske grupe na male načine kako bi mogli preuzeti potpuno nove funkcije“, dodaje. "Takvu dizajnersku kemiju slučajno su izvele ove biljke za proizvodnju kofeina."

Što daje kavi njezin neodoljiv okus i aromu?

Kofein koji nije visok kofein nije jedini atribut ovisnosti. Novo opisani genom otključava također podrijetlo posebnih okusa i mirisa koji tjeraju ljude da se vraćaju po još. „Naša je studija istaknula gene koji čine alkaloidne spojeve, poznatih gorkih okusa“, kaže Albert. „Pronašli smo drugu skupinu obogaćenih enzima koji čine flavonoidne spojeve, koji su još jedan element okusa. Također smo istakli gene koji su uključeni u puteve masnih kiselina, tako da smo identificirali mnogo različitih genetskih aspekata arome i okusa. "

Otkrivanje koji su geni odgovorni za najpoželjnije okuse ili mirise može omogućiti proizvodnju kave koja će selektivnim uzgojem ili genetskim inženjeringom isporučiti više onoga što volimo.

Možemo li kavu učiniti zdravijom?

Neki od mnogih sastojaka kave, koji piju uživaju u stresu, imaju svojstva koja promiču ljudsko zdravlje, poput antioksidanata koji navodno štite stanice od oštećenja. Nedavni rad čak sugerira da kofein u kavi pomaže ljudima da zadrže nove uspomene. No ostale su komponente kave manje nego zdrave ili čak blago kancerogene. (Barem je mit da kava zaustavlja vaš rast.)

Sva ova izuzetno komplicirana kemija može biti osvijetljena analizom genoma, što bi moglo pružiti osnovu za uzgoj ili genetsku strategiju manipulacije kako bi se maksimiziralo dobro i umanjila šteta pronađena u pivu. "Sve što se zna o kavi i što bi moglo zanimati moglo bi se genetski usmjeriti", kaže Albert.

Može li kava preživjeti klimatske promjene?

Uzgojena biljka kave rođena je u Etiopiji, a Afrika ostaje središte raznolikosti kave. Danas je biljka također glavni novčani usjev u Brazilu, Vijetnamu, Indoneziji i Kolumbiji. Ali ova svjetska proizvodnja ovisi o sortama s relativno malom raznolikošću, što ih čini ranjivim na prijetnje poput bolesti, štetočina i klimatskih promjena.

Dani Zamir sa jevrejskog sveučilišta u Jeruzalemu nada se da će se ovaj genom koristiti za jačanje uzgoja kave i očuvanje popularnog uzgoja. "Ključ za osiguravanje kave da može preživjeti kao pristupačan usjev leži u genetskoj varijaciji koja se nalazi u afričkim vrstama", napisao je Zamir u perspektivnom članku koji je priložio studiju. U usporedbi s mnogim biljkama, kava ima vrlo specifične gene otpornosti na patogene, pokazuje genom, možda otkrivajući taktički cilj borbe poljoprivrede za održavanje zdravih usjeva.

No nedavna istraživanja u Etiopiji otkrila su ono što je Zamir nazvao "alarmantnom brzinom genetske erozije genskog bazena uslijed krčenja šuma zajedno s neadekvatnim naporima očuvanja." Pozvao je na uporabu novo sekvenciranog genoma kao alata za praćenje i ublažavanje tih prijetnji genomski potpomognuti projekti uzgoja u zemljama izvoznicama kave - čime se osigurava budućnost koja uključuje visokokvalitetni grah za svakodnevno mljevenje svijeta.