С публикацией статьи американских и французских генетиков в журнале Science мир узнал больше о "лучшем химическом друге" человека — кофеине. Учёные полностью секвенировали геном кофе и получили новые данные об эволюции этого растения.
В ходе исследования открылись новые аспекты конвергентной эволюции кофе, чая и какао, то есть растений, которые также содержат кофеин. Конвергентная эволюция означает, что кофе не имеет генов, специализированных на производстве кофеина, которые были бы унаследованы от общего с другими растениями предка. Вместо этого растения кофе обрели эти гены в ходе эволюции самостоятельно.
Статистика показывает, что ежедневно во всём мире потребляется около 2,25 миллиардов чашек кофе. Из-за такой популярности кофе является главной сельскохозяйственной культурой многих тропических стран. По оценкам Международной организации кофе (ICO), более 8,7 миллионов тонн кофе были произведены в 2013 году, выручка от экспорта составила $15,4 миллиардов (около 540 миллиардов рублей) в 2009-2010 годах, а в производственном секторе было занято около 26 миллионов человек в 52 странах в течение 2010 года.
"Кофе настолько же важен для мировой экономики, как и для человека, вставшего рано утром. Секвенирование генома этого растения позволит улучшить его качество и урожай. Располагая новыми данными, мы можем сделать некоторые выводы о том, что делает кофе таким особенным", — говорит ведущий автор исследования Филипп Лашерме (Philippe Lashermes) из Французского института исследований и разработок, который сотрудничал со специалистами из десяти других стран мира.
Генетики секвенировали геном растения вида Coffea canephora, он же кофе конголезский, на долю которого приходится около 30% мирового производства кофе. Позднее учёные сравнили полученные данные с генетической информацией о других видах кофе.
Как показали результаты анализа, по сравнению с некоторыми другими видами растений, к примеру, виноградом и томатом, кофе таит большие семьи генов, которые связаны с производством алкалоидов и флавоноидов — соединений, которые отвечают за такие качества, как кофейный аромат и горечь бобов. Кофе также имеет расширенный набор N-метилтрансфераз — ферментов, которые участвуют в производстве кофеина.
Максимально тщательное исследование генов, отвечающих за производство кофеина, указало на то, что эти участки генома у C. canephora гораздо более похожи на остальных представителей рода кофе, чем на какао и чай, которые также производят кофеин. Этот факт позволяет предположить, способность к производству кофеина развилась у растений независимо друг от друга в ходе эволюции.
Почему сразу несколько разных растений стали производить кофеин — это отдельный вопрос, отмечают учёные в пресс-релизе университета Буффало. Возможно, это вещество позволяло им отпугивать насекомых или замедлять рост конкурирующих растений. Однако новые исследования показывают, что насекомые, как и люди, могут обрести кофеиновую зависимость, так что пока неизвестно, является ли производство этого вещества лучшим репеллентом.
Также по теме:
Генетики составили карту генома какао
Расшифрованный геном пшеницы поведал историю зерновых культур
Учёные прочитали геном дикого азиатского банана
Исследователи обнаружили ДНК растений в крови человека
Ученые расшифровали самый длинный геном
