Viis kohvimüsteeriumit aitavad ubade geenide purunemist

See on maailma populaarseim psühhoaktiivne aine, mida tarbib miljardeid iga päev. Me armastame seda nii palju, saatsime spetsiaalse masina, et seda kosmoses teha. Kuid seni on kohv oma edu taga hoidnud mitmeid saladusi. Kuidas taim kofeiini kätte sai? Kuidas annab uba oma hellitatud aroomi ja maitse? Ja kas kohv võib teile tegelikult ka hea olla?

Seotud raamatud

Kohv hull: 140 AHA! Kohvihetked konverentsiruumist, kohvikusse, kööki

Kohvikute manifest: pole enam halba kohvi!

Nüüd on teadlased järjestanud Robusta kohvi ( Coffea canephora ) genoomi, mis moodustab umbes kolmandiku jahmatavatest 2, 25 miljardist tassist joe, mida me iga päev joome. (Lähedalt seotud Arabica liigid täidavad suurema osa ülejäänud maailma kruusidest.) Täna ajakirjas Science avaldatud kohvi genoomi kirjeldav raamat võrdleb taime taimede geneetilisi järjestusi ka viinamarjade, tomati ja Arabidopsis'ega, mis on levinud mudelorganism taimebioloogia, paljastades mõned kohvi ainulaadsed kohandused. Selle uue tööriista kasutamisel võiksid edasised uuringud aidata neile kohvi mõistatustele vastuseid leida.

Miks taimed toota kofeiini?

Ehkki võime ihaldada oma hommikust tõmblust, pole ilmne, miks kohvitehas kofeiini looduslikes keskkondades eraldaks. Uuringu kaasautor Buffalo ülikooli taimede evolutsioonibioloog Victor Albert ütleb, et fenomeni seletamiseks on kolm juhtivat teooriat.

Kofeiin võib takistada taimtoidulistel lehtede söömist. "Kofeiin koguneb lehtedesse eriti tugevalt, " ütleb Albert. Teed on isegi üritatud kohvilehtedest teha, kuid see ei maitsta sellist asja nagu oadest kohv. Samuti on võimalik, et kohvitaimed kasutavad naabritega konkurentsis kofeiini. "Idee on see, et pärast lehtede langemist lekib kofeiin koos teiste ühenditega pinnasesse ja pärsib teiste taimede seemnete idanemist, konkureerides piiratud ressursside, valguse ja ruumi osas, " ütleb ta. Või võib kofeiin meelitada tolmeldajaid, andes neile märku. “Eelmisel aastal ajakirjas Science avaldatud uuringud viitavad sellele, et kofeiin harjutab tolmeldajaid. See toimib nende suhtes sarnaselt meiega - hoiab neid rohkem tagasi tulemas, ”sõnab Albert.

Ehkki vastust sellele pikaajalisele mõistatusele uues uuringus ei leita, võis selle nüüd leida, kui meil on olemas taime üksikasjalik genoom. "See ei üllataks mind, kui kõik need kolm teooriat on mingil määral õiged, " ütleb Albert.

Kuidas kofeiin arenes?

Albert väidab, et bioloogid on kofeiini tootmiseks teinud kaks geneetilist teed. Üks idee on see, et kõigil õistaimedel olid geenid, millest alustada, ja ainult vähesed hakkasid kofeiini tõsiselt tootma. Või arenes kofeiini biosüntees mitu korda ainulaadsete radade kaudu kaugelt seotud taimerühmades.

Genoomi uuring toetab seda teist stsenaariumi. Analüüs näitab, et kohvis kofeiini pruulivad geenid erinevad neist, mis muudavad ühendi tees ja kakaos. “Kohv ja tee jagasid viimati ühist esivanemaid võib-olla 100 miljonit aastat tagasi, ” räägib Albert. „Kohv ja šokolaad võib-olla 120 miljonit aastat tagasi. Nii et me räägime taimedest, mis on juba pikka aega eraldatud ja millel on iseseisvalt arenenud kofeiini valmistamise võime. "

Taimed kannavad samade kofeiinigeenide versioone, kuid pisikesed muutused on nende bioloogilistes rollides esile kutsunud suured erinevused. “Kohvi kofeiini ensüüme kodeerivatel geenidel on näiteks šokolaadis lähisugulased, kuid šokolaadis ei tee need geenid kofeiini, vaid teevad midagi muud, ” räägib Albert. "Disainer ensüümkeemia valdkonnas on suur uurimisvaldkond, kus inimesed muudavad ensüümigruppe väikestel viisidel, et nad saaksid täiesti uusi funktsioone täita, " lisab ta. "Sellise disainkeemia saavutasid looduses need kofeiini tootvad taimed juhuslikult."

Mis annab kohvile vastupandamatu maitse ja aroomi?

Kofeiinitase pole kohvi ainus sõltuvust tekitav omadus. Äsja kirjeldatud genoom avab ka nende eriliste maitsete ja lõhnade päritolu, mis hoiavad inimesi rohkem tagasi tulemas. "Meie uuring tõi esile geenid, mis teevad alkaloidühendeid, mis on teadaolevalt kibedad maitsed, " räägib Albert. „Leidsime veel ühe rühma rikastatud ensüüme, millest valmistatakse flavonoidühendeid, mis on veel üks maitseelement. Samuti tõstsime esile rasvhapete radades osalevad geenid, seega oleme tuvastanud palju erinevaid aroomi ja maitse geneetilisi aspekte. ”

Täpselt välja selgitades, millised geenid vastutavad soovitud maitsete või aroomide eest, võib olla võimalik toota kohvi, mis pakub selektiivse aretuse või geenitehnoloogia abil rohkem seda, mida armastame.

Kas saame kohvi tervislikumaks muuta?

Mõnel kohvi paljudel ühenditel, nagu joomistel tekitab stressi, on inimese tervist edendavad omadused, näiteks antioksüdandid, mis kaitsevad rakke väidetavalt kahjustuste eest. Värsked tööd näitavad isegi, et kohvis sisalduv kofeiin aitab inimestel uusi mälestusi säilitada. Kuid muud kohvikomponendid on vähem kui tervislikud või isegi kergelt kantserogeensed. (Vähemalt on see müüt, et kohv uimastab teie kasvu.)

Kogu seda äärmiselt keerulist keemiat võib valgustada genoomi analüüsi abil, mis võiks olla aluseks aretus- või geneetiliste manipulatsioonistrateegiate jaoks, et maksimeerida õlles leiduvat kasu ja minimeerida sellega kaasnevat kahju. "Kõik, mis kohvi kohta teada on ja mis huvi pakub, võiks olla geneetiliselt suunatud, " ütleb Albert.

Kas kohv suudab kliimamuutusi üle elada?

Kasvatatud kohvitaim sündis Etioopias ja kohvi mitmekesisuse keskpunkt on endiselt Aafrika. Täna on tehas ka suur sularahasaak Brasiilias, Vietnamis, Indoneesias ja Colombias. Kuid see ülemaailmne tootmine sõltub suhteliselt madala mitmekesisusega sortidest, mis muudab nad haavatavaks selliste ohtude nagu haigused, kahjurid ja kliimamuutused suhtes.

Dani Zamir Jeruusalemma heebrea ülikoolist loodab, et genoomi saab kasutada kohvikasvatuse hoogustamiseks ja populaarse saagi õitsengu hoidmiseks. “Kohvi säilimise tagamine taskukohase saagina on Aafrika liikides leiduvas geneetilises variatsioonis, ” kirjutas Zamir uuringule lisatud perspektiivses artiklis. Võrreldes paljude taimedega on kohvil väga spetsiifilised patogeenide resistentsuse geenid, näitab genoom, paljastades ehk põllumajanduse võitluse taktikalise eesmärgi tervislike põllukultuuride säilitamiseks.

Kuid hiljutised uuringud Etioopias leidsid, et Zamir nimetas „metsade hävitamisest põhjustatud geenivaramute murettekitavaks määraks koos ebapiisavate kaitsemeetmetega”. Ta kutsus üles kasutama äsja järjestatud genoomi vahendina nende ohtude jälgimiseks ja leevendamiseks, ergutades neid genoomi toetatud aretusprojektid kohvi eksportivates riikides - tagades nii tuleviku, mis hõlmab kvaliteetseid ube maailma igapäevaseks jahvatamiseks.