Se on maailman suosituin psykoaktiivinen aine, jota kuluttaa miljardeja päivittäin. Rakastamme sitä niin paljon, lähetimme erityisen koneen tekemään siitä avaruudessa. Mutta toistaiseksi kahvi on pitänyt menestyksessään useita salaisuuksia. Kuinka kasvi sai kofeiinin potkun? Kuinka papu tuottaa rakastetun arominsa ja maunsa? Ja voiko kahvi todella olla sinulle hyvää?
Aiheeseen liittyvät kirjat
Kahvi hullu: 140 AHA! Kahvihetkiä konferenssisalista, kahvilaan, keittiöön
Ostaa
Coffeeist-manifesti: Ei enää huonoa kahvia!
OstaaNyt tutkijat ovat sekvensoineet Robusta-kahvin ( Coffea canephora ) genomin, jonka osuus on noin kolmannes huimaavista 2, 25 miljardista kupillisesta joen joka päivä juomamme. (Tiiviisti sukua olevat Arabica-lajit täyttävät suurimman osan muun maailman mukeista.) Kahden genomia kuvaavassa lehdessä Science, joka julkaistiin tänään lehdessä, verrataan myös kasvin geenisekvenssejä rypäleen, tomaatin ja Arabidopsisin, joka on yleinen malliorganismi kasvibiologia, paljastaen joitain kahvin ainutlaatuisista mukautuksista. Tämän uuden työkalun ollessa kädessä jatkotutkimus voisi auttaa kiusaamaan vastauksia näihin kahvimeljuuksiin.
Miksi kasvit tuottavat kofeiinia?
Vaikka saatamme haluta aamu-iskuamme, ei ole selvää, miksi kahvilaitos kehittäisi kofeiinia luonnollisissa olosuhteissa. Tutkimuksen avustaja Victor Albert, Buffalon yliopiston kasvien evoluutiobiologi, sanoo, että ilmiön selittämiseksi on olemassa kolme johtavaa teoriaa.
Kofeiini voi estää kasvinsyöjiä syömästä lehtiä. "Kofeiini kertyy todella voimakkaasti lehtiin", Albert sanoo. Teetä on jopa yritetty tehdä kahvilehdistä, mutta se ei maistu esimerkiksi kahvipapuista. On myös mahdollista, että kahvikasvit käyttävät kofeiinia kilpaillakseen naapureitaan paremmin. "Ajatuksena on, että lehtien putoamisen jälkeen kofeiini huuhtoutuu maaperään yhdessä muiden yhdisteiden kanssa ja estää muiden kasvien siementen itämistä kilpailussa rajallisista resursseista, valosta ja tilasta", hän sanoo. Tai kofeiini voi houkutella pölyttäjiä antamalla heille sirinä. ” Science- lehdessä viime vuonna julkaistu tutkimus viittaa siihen, että kofeiini tottuu pölyttäjiin. Se vaikuttaa heihin samalla tavalla kuin meihin - pitää heidät tulemaan takaisin enemmän ”, Albert sanoo.
Vaikka vastausta tähän pitkäaikaiseen mysteeriin ei ole uudessa tutkimuksessa, voitiin löytää nyt, kun meillä on kasvin yksityiskohtainen perimä. "Se ei olisi yllättävää, jos kaikki nämä kolme teoriaa ovat jossain määrin oikeita", Albert sanoo.
Kuinka kofeiini kehittyi?
Biologit ovat tutkineet kahta geneettistä reittiä kofeiinin tuotantoon, Albert sanoo. Yksi idea on, että kaikilla kukinnan kasveilla oli geenit alussa, ja vain harvat alkoivat tuottaa kofeiinia tosissaan. Tai kofeiinibiosynteesi kehittyi useita kertoja ainutlaatuisten reittien kautta etäisesti sukulaisissa kasviryhmissä.
Genomitutkimus tukee tätä toista skenaariota. Analyysi osoittaa, että kahviin kofeiinia valmistavat geenit eroavat niistä, jotka tekevät yhdisteestä teessä ja kaakaossa. "Kahvi ja tee jakoivat viimeksi yhteisen esi-isänsä ehkä 100 miljoonaa vuotta sitten", Albert sanoo. Kahvi ja suklaa ehkä 120 miljoonaa vuotta sitten. Joten puhumme kasveista, jotka ovat olleet kauan toisistaan erillään ja jotka ovat itsenäisesti kehittäneet kykyä valmistaa kofeiinia. "
Kasveilla on versioita samoista kofeiinigeeneistä, mutta pienet muutokset ovat aiheuttaneet suuria eroja niiden biologisissa rooleissa. "Kahvin kofeiinientsyymejä koodaavilla geeneillä on läheisiä sukulaisia esimerkiksi suklaassa, mutta suklaassa nämä geenit eivät tee kofeiinia, ne tekevät jotain muuta", Albert sanoo. "Suunnittelijan entsyymikemiassa on suuri tutkimusalue, jossa ihmiset modifioivat entsyymiryhmiä pienillä tavoilla voidakseen ottaa täysin uudet toiminnot", hän lisää. "Nämä kofeiinia tuottavat kasvit suorittivat vahingossa tällaisen suunnittelijakemian."
Sivetti syö kypsiä kahvimarjoja istutuksessa Indonesiassa. (Tri Saputro / Demotix / Corbis) Mikä antaa kahville vastustamattoman maun ja aromin?
Korkea kofeiinitaso ei ole kahvin ainoa riippuvuutta aiheuttava ominaisuus. Äskettäin kuvattu genomi avaa myös erityisten makujen ja hajujen alkuperän, jotka pitävät ihmiset tulemaan takaisin enemmän. "Tutkimuksemme korosti geenejä, jotka tekevät alkaloidiyhdisteistä, joista tunnetaan katkeraa makua", Albert sanoo. ”Löysimme toisen ryhmän rikastettuja entsyymejä, jotka valmistavat flavonoidiyhdisteitä, jotka ovat toinen makuelementti. Olemme myös korostaneet rasvahapporeiteihin liittyviä geenejä, joten olemme tunnistaneet aromin ja aromin monet erilaiset geneettiset näkökohdat. "
Selvittämällä tarkalleen, mitkä geenit ovat vastuussa halutuimmista makuista tai aromeista, voi olla mahdollista tuottaa kahvia, joka tuottaa enemmän siitä, mitä rakastamme selektiivisen jalostuksen tai geenitekniikan avulla.
Voimmeko tehdä kahvista terveellisempää?
Joillakin kahvin monista yhdisteistä, kuten juomista nauttivat stressistä, on ihmisten terveyttä edistäviä ominaisuuksia, kuten antioksidantit, jotka väittävät suojaavan soluja vaurioilta. Viimeaikaisten töiden mukaan kahvin kofeiini auttaa ihmisiä säilyttämään uusia muistoja. Mutta muut kahvin komponentit ovat vähemmän kuin terveellisiä tai jopa lievästi syöpää aiheuttavia. (Ainakin se on myytti, että kahvi tainnuttaa kasvuasi.)
Kaikki tämä erittäin monimutkainen kemia voidaan valaista genomianalyysillä, joka voisi tarjota perustan jalostus- tai geneettisille manipulointistrategioille, jotta maksimoidaan haudusta saadut hyödyt ja minimoidaan haitat. "Kaikki, mitä kahvista tiedetään ja kiinnostaa, voidaan kohdistaa geneettisesti", Albert sanoo.
Voiko kahvi selviytyä ilmastonmuutoksesta?
Viljelty kahvikasvi syntyi Etiopiassa, ja Afrikka on edelleen kahvin monimuotoisuuden keskipiste. Nykyään tehdas on myös merkittävä käteissato Brasiliassa, Vietnamissa, Indonesiassa ja Kolumbiassa. Mutta tämä maailmanlaajuinen tuotanto on riippuvaista lajikkeista, joiden monimuotoisuus on suhteellisen vähäistä, mikä tekee niistä alttiita uhkille, kuten sairauksille, tuholaisille ja ilmastonmuutokselle.
Dani Zamir Jerusalemin heprealaisesta yliopistosta toivoo, että perimää voidaan käyttää lisäämään kahvinjalostusta ja pitämään suosittu sato kukoistavana. ”Avain sen varmistamiseen, että kahvi voi säilyä kohtuuhintaisina satoina, on afrikkalaisissa lajeissa esiintyvä geneettinen variaatio”, Zamir kirjoitti tutkimuksen liitteenä olevassa perspektiiviesityksessä. Verrattuna moniin kasveihin kahvilla on hyvin spesifisiä patogeeniresistenssigeenejä, genomi osoittaa, ehkä paljastaen taktisen tavoitteen maatalouden taistelussa terveiden kasvien ylläpitämiseksi.
Mutta Etiopiassa äskettäin tehdyissä tutkimuksissa löydettiin Zamirin nimeksi "metsäkadosta johtuva geenivarannon huolestuttava nopeus yhdessä riittämättömien säilyttämistoimenpiteiden kanssa." Hän kehotti käyttämään äskettäin sekvensoitua genomia välineenä näiden uhkien seuraamiseksi ja lieventämiseksi kannustamalla. genomipohjaiset jalostukseen liittyvät hankkeet kahvin viejämaissa - siten varmistetaan tulevaisuus, joka sisältää korkealaatuisia papuja maailman päivittäiseen jauhoamiseen.
