Това е най-популярното психоактивно вещество в света, консумирано от милиарди всеки ден. Толкова много ни харесва, изпратихме специална машина, за да я направим в космоса. Но досега кафето държеше няколко тайни за успеха си. Как растението получи кофеиновия си ритник? Как бобът произвежда своя аромат и вкус? И може ли кафето всъщност да ви е полезно?
Свързани книги
Кафе луд: 140 AHA! Моменти от кафе от конферентната зала, до кафенето, до кухнята
Купува
Кафеистичният манифест: Няма повече лошо кафе!
КупуваСега учените са секвенирали генома на кафе Робуста ( Coffea canephora ), който представлява около една трета от изумителните 2, 25 милиарда чаши джоу, които пием всеки ден. (Тясно свързаният вид арабика запълва по-голямата част от останалите халби по света.) Публикувана днес в списанието Science, книга, описваща генома на кафе, също сравнява генетичните последователности на растението с тези на лозата, домата и арабидопсиса, общ модел на организма в растителна биология, разкривайки някои от уникалните адаптации на кафето. С този нов инструмент в ръка по-нататъшните изследвания могат да помогнат да се извлекат отговори на тези загадки за кафе.
Защо растенията ще произвеждат кофеин?
Въпреки че може да жадуваме за сутрешното си разтресение, не е очевидно защо растението за кафе би еволюирало кофеин в естествени условия. Съавторът на проучването Виктор Алберт, растителен еволюционен биолог в университета в Бъфало, казва, че има три водещи теории за обяснение на феномена.
Кофеинът може да спре тревопасните да ядат листата. "Кофеинът всъщност се натрупва изключително силно в листата", казва Алберт. Има дори опити за приготвяне на чай от листа от кафе, но това няма вкус като кафе от зърната. Възможно е също така кафеените растения да използват кофеин, за да надвишат своите съседи. „Идеята е, че след падането на листата кофеинът изтича в почвата, заедно с други съединения и инхибира покълването на семена от други растения в конкуренция за ограничени ресурси, светлина и пространство“, казва той. Или кофеинът може да привлече опрашители, като ги разбуни. „Изследвания, публикувани в Science миналата година, сочат, че кофеинът обитава опрашителите. Той действа върху тях по подобен начин, който ни прави - кара ги да се връщат за още “, казва Алберт.
Въпреки че отговорът на тази дългогодишна мистерия не е в новото проучване, може да се открие сега, когато имаме подробен геном на растението. „Няма да ме изненада, ако и трите от тези теории в известна степен са верни“, казва Алберт.
Как се разви кофеинът?
Биолозите обмислят два генетични пътя за производството на кофеин, казва Алберт. Една идея е, че всички цъфтящи растения са започнали с гените и само няколко започват да произвеждат кофеин сериозно. Или кофеиновата биосинтеза еволюирала няколко пъти по уникални пътеки в далечно свързани растителни групи.
Изследването на генома подкрепя този втори сценарий. Анализът показва, че гените, които варят кофеин в кафето, са различни от тези, които правят съединението в чай и какао. „Кафето и чаят за последно са споделили общ предшественик може би преди 100 милиона години“, казва Алберт. „Кафе и шоколад може би преди 120 милиона години. Така че ние говорим за растения, които са били отделени от много дълго време, които независимо са развили способността да правят кофеин. "
Растенията носят версии на едни и същи кофеинови гени, но малки промени са предизвикали големи разлики в техните биологични роли. „Гените, които кодират кофеиновите ензими в кафето, например имат близки роднини, но в шоколада тези гени не правят кофеин, те правят нещо друго“, казва Алберт. „Има голяма изследователска област в дизайнерската ензимна химия, където хората променят ензимните групи по малки начини, за да могат да поемат напълно нови функции“, добавя той. „Този вид дизайнерска химия е постигната случайно от тези растения за производство на кофеин в природата.“
Civet яде узрели плодове от кафе в плантация в Индонезия. (Tri Saputro / Demotix / Corbis) Какво придава на кафето неговия неустоим аромат и аромат?
Кофеинът не е единственият пристрастяващ атрибут на кафето. Новоописаният геном също отключва произхода на специалните вкусове и миризми, които карат хората да се връщат за още. „Нашето изследване открои гени, които произвеждат алкалоидни съединения, които са известни горчиви аромати“, казва Алберт. „Открихме друга група обогатени ензими, които създават флавоноидни съединения, които са друг вкусов елемент. Ние също така подчертахме гените, участващи в пътищата на мастните киселини, така че ние идентифицирахме много различни генетични аспекти на аромата и аромата. "
Откриването на кои точно гени са отговорни за най-желаните аромати или аромати, може да направи възможно производството на кафе, което доставя повече от това, което обичаме чрез селективно развъждане или генно инженерство.
Можем ли да направим кафето по-здравословно?
Някои от многото съединения на кафето, като пиячите, които се наслаждават на стреса, имат характеристики, които насърчават човешкото здраве, като антиоксиданти, които уж защитават клетките от увреждане. Скорошната работа дори предполага, че кофеинът в кафето помага на хората да запазят нови спомени. Но другите компоненти на кафето са по-малко от здравословни или дори леко канцерогенни. (Поне това е мит, че кафето заглушава растежа ви.)
Цялата тази изключително сложна химия може да бъде осветена чрез анализ на генома, който би могъл да даде основа за размножаване или генетични стратегии за манипулиране, за да се увеличи максимално доброто и да се сведе до минимум вредата, открита в варенето. „Всичко, което се знае за кафето и представлява интерес, може да бъде насочено генетично“, казва Алберт.
Може ли кафето да преживее климатичните промени?
Култивираното растение за кафе е родено в Етиопия, а Африка остава център на разнообразието от кафе. Днес растението е основна парична култура в Бразилия, Виетнам, Индонезия и Колумбия. Това световно производство обаче зависи от сортове със сравнително ниско разнообразие, което ги прави уязвими за заплахи като болести, вредители и климатични промени.
Дани Замир от Еврейския университет в Йерусалим се надява геномът да бъде използван за стимулиране на развъждането на кафе и поддържане на популярната реколта. „Ключът за гарантиране, че кафето може да оцелее като достъпна култура, се крие в генетичните вариации, открити в африканските видове“, пише Замир в перспективна статия, придружаваща изследването. В сравнение с много растения кафето има много специфични гени за устойчивост на патогени, показва геномът, което може би разкрива тактическа цел за борбата на селското стопанство за поддържане на здрави култури.
Но неотдавнашните проучвания в Етиопия откриха това, което Замир нарече "тревожна скорост на генетична ерозия на генофонда поради обезлесяване, съчетана с недостатъчни усилия за опазване." Той призова да се използва новопоследователният геном като инструмент за наблюдение и смекчаване на тези заплахи чрез разпръскване геномни проекти за развъждане в страни износители на кафе - като по този начин се гарантира бъдеще, което включва висококачествен боб за ежедневното смилане в света.
