Супермаркет кофемашин и кофе в интернете

Эволюция кофеина

Как эволюционировал кофеин, чтобы помогать растениям выживать, а людям – просыпаться

 

Каждую секунду люди во всем мире выпивают 26 000 чашек кофе. В то время, как некоторые наслаждаются только его вкусом, многие используют его для того, чтобы взбодриться, доставив кофеин в свою кровеносную систему. Кофеин является наиболее потребляемым психоактивным веществом в мире.

Кто-то получает кофеин из чая, кто-то готовит мате из южноамериканского растения. Растения какао также производят кофеин, а это означает, что из шоколада мы также получаем умеренную дозу этого вещества.

Кофеин можно назвать наркотиком, но он не есть продуктом какой-то химической лаборатории, он, скорее, является результатом миллионов лет эволюции растений. Несмотря на огромный аппетит на кофеин, ученые до сих пор знают мало о том, как и для чего растения его вырабатывают. Новые исследования, которые ведуться в данный момент, могут изменить это.

Международная команда ученых выявила геном Coffea Canephora, однин из главных источников кофейных зерен. Анализируя его гены, ученые смогли воссоздать, как кофе получил такой важный «инструмент», как кофеин.

Новое исследование, опубликованное в этот четверг в журнале Science, проливает свет на то, как растения эволюционировали для производства кофеина с целью контролировать поведение животных и, косвенно, нас.

Ученые определили, что кофеин производится и в других растениях (чай, какао) одним и тем же гоном Н-трансферазой. Также, они смогли сделать более подробное сравнение генов разных видов. Они обнаружили, что ферменты, производящие кофеин в какао, произошли не от тех же предков, что и энзимы в кофе.

Другими словами, кофе и какао прошли разные эволюционные пути для достижения одинаковой цели. Когда сходная эволюция производит одинаковые сложные признаки, это говорит об очень сильной и полезной адаптации. Эксперименты на кофейных растениях предоставляют нам несколько ключей к тому, почему природа так часто снова изобретает кофеин.

Когда кофейные листья умирают и падают на землю, они заражают почву кофеином, что не дает возможности другим растениям прорастать. Кофейные растения таким образом борятся с конкуренцией. Они также используют кофеин для того, чтобы защитить себя от насекомых, которые могут им навредить. В больших дозах кофеин токсичен для насекомых. Как результат, у насекомых в процессе эволюции появились вкусовые рецепторы, которые помогают им избежать поглощение кофеина.

Растения производят нектар, которым питаются насекомые и животные, и таким образом распространяется их пыльца. Насекомые, которым нравится нектар с кофеином, вероятнее всего, запомнят запах такого растения и будут возвращаться к нему снова, благодаря чему пыльца будет распространяться чаще.

«Это очень круто, что одна молекула может влиять как негативно, так и позитивно», - считает Джули Эй Мастард, нейробиолог Техасского университета в Браунсвилле.

Возможно, растения, производящие кофеин, влияют на нас так же – являются токсичными в больших количествах, но улучшают работу мозга при умеренном употреблении. «Они манипулируют всеми нами!», - шутит доктор Мастард.

Автор - Carl Zimmer.

Перевод - Алина Кузьменко.