Οι επιστήμονες αποκωδικοποίησαν το γονιδίωμα του φυτού του καφέ

Το γονιδίωμα του καφέ αποκωδικοποιήθηκε για πρώτη φορά, φέρνοντας έτσι μια καλύτερη κατανόηση σχετικά με τη γεύση, το άρωμα που αγαπάμε. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα που δημοσιεύτηκαν στο Science, τα ένζυμα που παράγουν καφεΐνη στον καφέ εξελίχθηκαν ανεξάρτητα από αυτά του τσαγιού και της σοκολάτας.

«Το γονιδίωμα του καφέ μας βοηθάει να καταλάβουμε τι είναι τόσο συναρπαστικό σχετικά με τον καφέ, εκτός του ότι με ξυπνάει κάθε πρωί» λέει ο Victor Albert του SUNY Buffalo σε συνέντευξη τύπου. «Κοιτώντας ποιες οικογένειες γονιδίων επεκτάθηκαν στο φυτό και τη σχέση μεταξύ της κατασκευής του γονιδιώματος του καφέ με άλλα είδη, ήμασταν ικανοί να μάθουμε για την ανεξάρτητη εξέλιξη του καφέ, συμπεριλαμβανομένου την ιστορία της καφεΐνης.

Κοινός γνωστός ως robusta καφέ, το Coffea canephοra παράγει περίπου το 30% του καφέ παγκοσμίως (το οποίο είναι συνολικά 8,7 εκατομμύρια τόνοι ετησίως ή 2,25 δισεκατομμύρια φλιτζάνια τη μέρα). Η λιγότερο όξινη γεύση του Coffea Arabica συμπληρώνει σχεδόν όλο το υπόλοιπο ποσοστό αλλά αυτή η ποικιλία περιέχει λιγότερη καφεΐνη και ποιο πολύπλοκο γονιδίωμα.

Coffea canephora

Έτσι για να εξάγουμε ένα κομμάτι γονιδιώματος του Coffea canephora, μια μεγάλη ομάδα με αρχηγό τον Albert και ερευνητές από το French Institute of Research for Development και το French National Sequencing Center ένωσαν μαζί ακολουθίες DNA και συναρμολόγησαν ένα γονιδίωμα μήκους 568,6 μεγαβάσεων (80% των 710 του φυτού).

Αφού τέθηκε σε λειτουργία λογισμικό σύγκρισης γονιδιώματος σειρών πρωτεϊνών από καφέ, σταφύλι, τομάτα και ενός φυτού που λέγεται Arabidopsis, η ομάδα αναγνώρισε 16.000 γονίδια που προέρχονταν από ένα μόνο γονίδιο του τελευταίου κοινού τους απογόνου. Επίσης κατάφεραν να εντοπίσουν προσαρμογές γονιδίων για αντίσταση κατά ασθενειών και παραγωγή καφεΐνης που υπήρχαν μόνο στον καφέ. Συνολικά η ομάδα απομόνωσε 25.574 γονίδια παραγωγής πρωτεϊνών στο γονιδίωμα του Coffea canephora και 23 νέα γονίδια που βρίσκονται μόνο στον καφέ.

Coffea arabica

Το γονιδίωμα του καφέ robusta αποκάλυψε επίσης ότι τα ένζυμα που εμπεριέχονται στην παραγωγή καφεΐνης του καφέ (ονομάζονται Ν-μεθυλτρανσφερασες) προσαρμόστηκαν ανεξάρτητα από εκείνα του κακάο και του τσαγιού. Αυτό σημαίνει ότι δεν κληρονόμησαν τα γονίδια που συνδέονται με την καφεΐνη από κάποιον κοινό πρόγονο. Η ικανότητα να παράγουν καφεΐνη πρέπει να είχε εξελιχτεί τουλάχιστον δύο φορές και πολύ πριν αρχίσουμε να εξαρτόμαστε από αυτή.

Όμως τι καλό κάνει η καφεΐνη στα φυτα; Μπορεί να προστατεύσει το καφεόδεντρο από κυνηγούς όπως φυλλοφάγα έντομα και όταν τα φύλλα τους πέφτουν στο χώμα, η μεγάλη συγκέντρωση καφεΐνης σταματάει την ανάπτυξη ανταγωνιστικών φυτών που αναπτύσσονται κοντά στο καφεόδεντρο. « Η καφεΐνη επίσης κάνει τους επικονιαστές να θέλουν να επιστρέψουν για περισσότερη, όπως συμβαίνει και με τους ανθρώπους» λέει ο Albert στο Nature. Η ομάδα πιστεύει ότι ο διπλασιασμός των ανεξάρτητων γονιδίων, συμπεριλαμβανομένου και των γονιδίων της καφεΐνης, ώθησε αυτές τις καινοτομίες εξηγεί το Science.

Η εργασία αυτή δεν θα βοηθήσει μόνο τους επιστήμονες στην βελτίωση του καφέ αλλά επίσης θα αυξήσει την αντίσταση των αγαπημένων μας φυτών στις αντίξοες περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως ο καιρός και τα έντομα.