それは、毎日何十億もの人々によって消費される、世界で最も人気のある精神活性物質です。 私たちはそれをとても愛し、宇宙で作るために特別な機械を送りました。 しかし、これまでのところ、コーヒーはその成功の秘severalをいくつか握っています。 植物はどのようにしてカフェインキックを獲得しましたか？ 豆はどのように大切な香りと味を生み出しますか？ そして、コーヒーは実際にあなたにとって良いものですか？
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購入現在、科学者はロブスタコーヒー（ Coffea canephora ）のゲノム配列を決定しました。これは、毎日飲む22億5, 000万カップの驚異的なジョーの約3分の1を占めています。 （密接に関連するアラビカ種は、世界の残りのほとんどのマグカップを満たします。）コーヒーゲノムを説明する論文は、 サイエンス誌に本日発表され、植物の遺伝子配列をブドウ、トマト、 シロイヌナズナの一般的なモデル生物と比較しますコーヒーのユニークな適応のいくつかを明らかにする植物生物学。 この新しいツールを手に入れると、さらなる研究がこれらのコーヒーの謎に対する答えを引き出すのに役立ちます。
なぜ植物はカフェインを生産するのですか？
私たちは朝の衝撃を切望するかもしれませんが、コーヒー工場が自然環境でカフェインを進化させる理由は明らかではありません。 研究の共著者であるバッファロー大学の植物進化生物学者であるビクターアルバートは、この現象を説明する3つの主要な理論があると述べています。
カフェインは、草食動物が葉を食べるのを止めるかもしれません。 「カフェインは実際に葉に非常に強く蓄積します」とアルバートは言います。 コーヒーの葉からお茶を作る試みさえありましたが、それは豆からのコーヒーのようなものを味わいません。 コーヒー植物がカフェインを使用して隣人を打ち負かすことも可能です。 「アイデアは、葉が落ちた後、カフェインが他の化合物と一緒に土壌に溶け出し、限られた資源、光、空間との競争で他の植物からの種子の発芽を抑制することです」と彼は言います。 または、カフェインは、彼らに話題を与えることによって、受粉者を引き付けるかもしれません。 「昨年サイエンスで発表された研究は、カフェインが花粉媒介者を習慣化していることを示唆しています。 それは私たちと同じような方法で彼らに作用します-彼らがもっと戻ってくるように保ちます」とアルバートは言います。
この長年の謎への答えは新しい研究ではありませんが、植物の詳細なゲノムを持っていることがわかりました。 「これら3つの理論すべてがある程度正確であれば、私は驚かないでしょう」とアルバートは言います。
カフェインはどのように進化しましたか？
生物学者はカフェイン生産への2つの遺伝的経路を熟考している、とアルバートは言います。 一つのアイデアは、すべての顕花植物がそもそも遺伝子を持っていて、本格的にカフェインを生産し始めたのはごく少数であるということです。 または、カフェイン生合成は、遠縁の植物群のユニークな経路を介して数回進化しました。
ゲノム研究は、その2番目のシナリオをバックアップします。 分析では、コーヒーでカフェインを醸造する遺伝子は、茶やカカオで化合物を作るものとは異なることが示されています。 「コーヒーと紅茶は、おそらく1億年前に共通の祖先を共有していました」とアルバートは言います。 「おそらく1億2000万年前のコーヒーとチョコレート。 だから私たちは、カフェインを作る能力を独立して進化させてきた非常に長い間分離されてきた植物について話しているのです。」
植物は同じカフェイン遺伝子のバージョンを持っていますが、小さな変化が生物学的役割の大きな違いを引き起こしました。 「コーヒーのカフェイン酵素をコードする遺伝子は、例えばチョコレートに近縁ですが、チョコレートではこれらの遺伝子はカフェインを作らず、他のものを作ります」とアルバートは言います。 「デザイナーの酵素化学には大きな研究領域があり、人々は酵素グループをわずかな方法で修正して、まったく新しい機能を引き受けることができます」と彼は付け加えます。 「そのようなデザイナーの化学は、自然界でこれらのカフェイン生産植物によって偶然に達成されました。」
ジャコウネコは、インドネシアのプランテーションで熟したコーヒーの実を食べます。 （Tri Saputro / Demotix / Corbis） コーヒーに魅力的な味と香りを与えるものは何ですか？
カフェインの高さは、コーヒーの唯一の中毒性ではありません。 また、新たに記述されたゲノムは、人々がより多くのことを求めて戻ってくる特別な味と匂いの起源を明らかにしています。 「私たちの研究は、苦味が知られているアルカロイド化合物を作る遺伝子を明らかにしました」とアルバートは言います。 「私たちは、別の味の要素であるフラボノイド化合物を作る濃縮酵素の別のグループを見つけました。 また、脂肪酸経路に関与する遺伝子を強調したため、アロマとフレーバーのさまざまな遺伝的側面を特定しました。」
どの遺伝子が最も望ましいフレーバーまたはアロマの原因であるかを正確に見つけることにより、選択的育種または遺伝子工学を通じて私たちが愛するものをより多く提供するコーヒーを生産することが可能になるかもしれません。
コーヒーをより健康にできますか？
飲酒者がストレスを感じるのを好むコーヒーの多くの化合物には、細胞を損傷から保護すると言われる抗酸化物質など、人間の健康を促進する特性があります。 最近の研究では、コーヒー中のカフェインが人々の新しい記憶の保持に役立つことさえ示唆しています。 しかし、他のコーヒー成分は健康的ではなく、軽度の発がん性さえあります。 （少なくとも、コーヒーがあなたの成長を阻害するのは神話です。）
この非常に複雑な化学はすべて、醸造に見られる善を最大化し、害を最小限に抑えるための育種または遺伝子操作戦略の基礎を提供できるゲノム分析によって明らかになる可能性があります。 「コーヒーについて知られていて、興味のあるものはすべて遺伝的に標的にされる可能性があります」とアルバートは言います。
コーヒーは気候変動に耐えることができますか？
栽培されたコーヒー工場はエチオピアで生まれ、アフリカはコーヒーの多様性の中心地です。 現在、同工場はブラジル、ベトナム、インドネシア、コロンビアの主要な換金作物でもあります。 しかし、この世界的な生産は比較的多様性の低い品種に依存しているため、病気、害虫、気候変動などの脅威に対して脆弱です。
ヘブライ大学エルサレム校のダニ・ザミール氏は、このゲノムを使用してコーヒーの繁殖を促進し、人気のある作物の繁栄を維持できることを望んでいます。 「コーヒーを手頃な価格の作物として存続させるための鍵は、アフリカの種に見られる遺伝的変異にあります」とザミールはこの研究に付随する展望記事に書いています。 多くの植物と比較して、コーヒーは非常に特異的な病原体耐性遺伝子を持っているとゲノムが示しており、おそらく健康な作物を維持するための農業の戦いの戦術的目標を明らかにしています。
しかし、エチオピアでの最近の調査では、ザミールが「森林破壊と不適切な保全努力による遺伝子プールの遺伝的侵食の驚くべき速度」と呼ぶものを発見しました。コーヒーの輸出国でのゲノム支援育種プロジェクト—したがって、世界の毎日の挽き物のための高品質の豆を含む未来を確実にします。
