Pět kávových záhad Bean's Genes může prasknout

Je to nejoblíbenější psychoaktivní látka na světě, kterou denně spotřebují miliardy. Milujeme to tak moc, poslali jsme speciální stroj, aby se to ve vesmíru. K dnešnímu dni si však káva k úspěchu uchovala několik tajemství. Jak rostlina získala svůj kofeinový kop? Jak fazole produkuje svou ochucenou vůni a chuť? A může být káva pro vás ve skutečnosti dobrá?

Související knihy

Coffee Crazy: 140 AHA! Kávové momenty z konferenční místnosti, do kavárny, do kuchyně

The Coffeeist Manifesto: Už žádná špatná káva!

Nyní vědci sekvenovali genom kávy Robusta ( Coffea canephora ), což představuje asi třetinu ohromujících 2, 25 miliard šálků joe, které pijeme každý den. (Úzce příbuzný druh Arabica vyplňuje většinu zbytků světových hrnků.) Publikoval dnes v časopise Science, papír popisující genom kávy také srovnává genetické sekvence rostliny s těmi, které se vyskytují u révy vinné, rajčete a Arabidopsis, což je běžný modelový organismus v biologie rostlin, odhalující některé z jedinečných úprav kávy. S tímto novým nástrojem v ruce by další výzkum mohl pomoci škádlit odpovědi na tyto kávové záhady.

Proč rostliny produkují kofein?

I když můžeme toužit po našich ranních otřesech, není zřejmé, proč by se v kávovaru vyvíjel kofein v přirozeném prostředí. Spoluautor studie Victor Albert, vývojový biolog rostlin na University of Buffalo, říká, že existují tři hlavní teorie, které tento jev vysvětlují.

Kofein může bránit býložravcům jíst listy. "Kofein se v listech skutečně silně hromadí, " říká Albert. Byly dokonce provedeny pokusy o přípravu čaje z kávových listů, ale to neochutňuje něco jako káva z fazolí. Je také možné, že kávovary používají kofein k překonání sousedů. "Myšlenka je taková, že po pádu listů kofein vyluhuje do půdy spolu s dalšími sloučeninami a inhibuje klíčení semen z jiných rostlin, které konkurují omezeným zdrojům, světlu a prostoru, " říká. Nebo kofein může přilákat opylovače tím, že jim dá bzučení. „Výzkum publikovaný v Science minulý rok naznačuje, že kofein habituates opylovače. Je to druh jednání na ně podobným způsobem, jakým to dělá pro nás - udržuje je vracení pro další, “říká Albert.

I když odpověď na toto dlouhodobé tajemství není v nové studii, bylo by možné zjistit, že nyní máme podrobný genom rostliny. "Nepřekvapilo by mě, kdyby všechny tři tyto teorie byly do jisté míry správné, " říká Albert.

Jak se kofein vyvinul?

Biologové prolétají dvěma genetickými způsoby produkce kofeinu, říká Albert. Jedna myšlenka je, že všechny kvetoucí rostliny měly geny, které začaly, a jen málo z nich začalo vážně vyrábět kofein. Nebo se biosyntéza kofeinu několikrát vyvinula jedinečnými cestami ve vzdálených příbuzných skupinách rostlin.

Studie genomu zálohuje tento druhý scénář. Analýza ukazuje, že geny, které vaří kofein v kávě, se liší od genů, které vytvářejí sloučeninu v čaji a kakau. "Káva a čaj naposledy sdíleli společného předka asi před 100 miliony let, " říká Albert. "Káva a čokoláda asi před 120 miliony let." Takže mluvíme o rostlinách, které byly odděleny velmi dlouhou dobu a které nezávisle vyvinuly schopnost vyrábět kofein. “

Rostliny nesou verze stejných kofeinových genů, ale drobné změny vyvolaly velké rozdíly v jejich biologických rolích. "Geny, které kódují kofeinové enzymy v kávě, mají například blízké příbuzné v čokoládě, ale v čokoládě tyto geny neprodukují kofein, dělají něco jiného, " říká Albert. "V oblasti značkové enzymové chemie existuje velká výzkumná oblast, kde lidé modifikují skupiny enzymů malými způsoby, aby převzali zcela nové funkce, " dodává. "Tento druh designérské chemie byl náhodně proveden těmito rostlinami produkujícími kofein."

Co dává kávě její neodolatelnou chuť a vůni?

Vysoká hladina kofeinu není pouze návykovou vlastností kávy. Nově popsaný genom také odkrývá původ zvláštního vkusu a vůní, díky nimž se lidé stále více vracejí. "Naše studie vyzdvihla geny, které vytvářejí alkaloidní sloučeniny, které jsou známé hořkými příchutěmi, " říká Albert. „Našli jsme další skupinu obohacených enzymů, které vytvářejí flavonoidní sloučeniny, které jsou dalším chuťovým prvkem. Zdůraznili jsme také geny, které se účastní drah mastných kyselin, takže jsme identifikovali mnoho různých genetických aspektů vůně a chuti. “

Přesné zjištění, které geny jsou odpovědné za nejžádanější příchutě nebo vůně, může umožnit výrobu kávy, která přináší více toho, co máme rádi, prostřednictvím selektivního šlechtění nebo genetického inženýrství.

Můžeme udělat kávu zdravější?

Některé z mnoha sloučenin kávy, jak pijí potěšení ve stresu, mají vlastnosti, které podporují lidské zdraví, jako jsou antioxidanty, které údajně chrání buňky před poškozením. Nedávná práce dokonce naznačuje, že kofein v kávě pomáhá lidem uchovat si nové vzpomínky. Ale jiné složky kávy jsou méně než zdravé nebo dokonce mírně karcinogenní. (Alespoň je to mýtus, že káva zakrývá váš růst.)

Celá tato extrémně komplikovaná chemie může být osvětlena genomovou analýzou, která by mohla poskytnout základ pro šlechtitelské nebo genetické manipulační strategie, aby se maximalizovalo dobré a minimalizovalo poškození nalezené v pivovaru. "Všechno, co je o kávě a zájmu zajímavé, může být geneticky zaměřeno, " říká Albert.

Může káva přežít klimatické změny?

Kultivovaná kávová rostlina se narodila v Etiopii a Afrika zůstává středem rozmanitosti kávy. Dnes je tato rostlina také hlavní plodinou v Brazílii, Vietnamu, Indonésii a Kolumbii. Tato celosvětová produkce je však závislá na odrůdách s relativně nízkou rozmanitostí, což je činí zranitelnými vůči hrozbám, jako jsou choroby, škůdci a změna klimatu.

Dani Zamir z hebrejské univerzity v Jeruzalémě doufá, že genom může být použit k posílení pěstování kávy a udržení prosperity populární plodiny. "Klíč k zajištění toho, aby káva mohla přežít jako cenově dostupná plodina, spočívá v genetické variabilitě nalezené u afrických druhů, " napsal Zamir v perspektivním článku, který studii doprovázel. Ve srovnání s mnoha rostlinami má káva velmi specifické geny rezistence vůči patogenům, jak ukazuje genom, možná odhalující taktický cíl boje zemědělství o zachování zdravých plodin.

Nedávné průzkumy v Etiopii však zjistily, co Zamir nazval „alarmující mírou genetické eroze genofondu v důsledku odlesňování spojeného s nepřiměřeným úsilím o zachování“. Vyzval k použití nově sekvenovaného genomu jako nástroje ke sledování a zmírnění těchto hrozeb pomocí urychlení genomicky podporované šlechtitelské projekty v zemích vyvážejících kávu, čímž je zajištěna budoucnost, která zahrnuje vysoce kvalitní fazole pro každodenní mletí na světě.