Kafa: govor genoma omiljene biljke
Kafa se uzgaja na oko 11 miliona hektara zemljišta, što je površina približno jednaka površini Kube. Svaki dan se na svijetu ispije oko 2.25 milijardi šoljica kafe, što sa ćejfom, što u brzini. Najveći proizvođač kafe je Brazil. Čak 33% kafe na tržištu je porijeklom iz Brazila. Zatim, za neke neočekivano, slijedi Vijetnam, pa Kolumbija, […] The post Kafa: govor genoma omiljene biljke appeared first on Nauka govori.
Kafa se uzgaja na oko 11 miliona hektara zemljišta, što je površina približno jednaka površini Kube. Svaki dan se na svijetu ispije oko 2.25 milijardi šoljica kafe, što sa ćejfom, što u brzini.
Najveći proizvođač kafe je Brazil. Čak 33% kafe na tržištu je porijeklom iz Brazila. Zatim, za neke neočekivano, slijedi Vijetnam, pa Kolumbija, Indonezija, Etiopija i Indija.
Većina nas zna da se kafa dobija od fermentiranih, potom prženih, pa mljevenih zrna, ali malo ko zna da naučne nazive biljaka iz kojih se dobiva kafa.
Kafa: iz neugledne porodice
To su Coffea canephora, poznata kao „robusta“ i Coffea arabica, kafa „arabika“. Jedna trećina kafe koja se proizvede je robusta, ponajviše za brendove instant-kafe, poput Nescaffe. Ostalo je arabika, koja ima manje kofeina i nešto blaža i manje kisela i stoga mnogim kafedžijama prijatnija. Inače, biljka kafe dolazi iz porodice neuglednih broćika Rubiaceae, kojoj pripadaju neke biljke koje ste kod nas sigurno viđali duž puteva i na livadama, kakve su Galium verum i Galium aparine.
Prije nekoliko godina, internacionalni tim od preko 60 naučnika je završio projekat mapiranja genoma, odnosno svih gena kafe robuste. Robusta je odabrana umjesto arabike, jer je njen genom nešto jednostavniji. Naime, arabika sadrži duplo više genetičke informacije, s obzirom da ima 44 hromosoma, dok robusta ima 22 hromosoma. Studija je objavljena 2014. u magazinu Science.
Tada je identificirano 25 574 gena koji kodiraju proteine. Neki od tih proteina su enzimi iz grupe metiltransferaza koji omogućavaju odvijanje procesa biosinteze nama tako dragog kofeina. Ove metiltransferaze pretvaraju molekulu ksantozina u kofein dodavanjem metilnih grupa u tri faze. Biljke kakaovac i čaj, međutim, koriste druge enzime u biosintezi kofeina, što sugerira da je sposobnost proizvodnje kofeina evoluirala najmanje dva puta u prirodi – jednom kod predaka današnje kafe, a drugi put kod predaka kakaovca i čaja.
Ovdje nije kraj iznenađenjima kafe.
Čak i kod same arabike ima razlika u aromi, što je vrlo iznenađujuće. Razlike u ukusima sorti arabica kafe nisu uzrokovane varijacijama u pojedinačnim genima. Naime, sve arabike su međusobno genetički slične. Umjesto toga, čini se da su uglavnom rezultat masovne zamjene, brisanja i preuređenja hromosoma. Najpotpunije sekvenciranje genoma Coffea arabica otkriva da su nivoi varijacija pojedinačnih slova u DNK biljke 10 do 100 puta niži nego kod bilo koje druge vrste.
Ovo ne treba da čudi, s obzirom da se radi o relativno mladoj vrsti. Većina genetičkih varijacija kod živih organizama potiče od hibridizacije s drugim vrstama. Međutim, to je relativno rijedak događaj kod C. arabica jer ima više od dva primjerka svakog hromozoma — fenomen poznat kao poliploidija. Coffea canephora ima dva primjerka svakog hromosoma, ali C. arabica sadrži više kopija. To znači da je arabici mnogo teže miješati se s drugim vrstama.
Kao rezultat toga, glavni izvor varijacija jednog nukleotida kod C. arabica je mutacija, koja se dešava ravnomjernim tempom tokom vremena. Međutim, vrsta je takođe relativno mlada, formirana kao hibrid robuste i Coffea eugenioides — još jedne vrste kafe koja nije široko uzgajana — u proteklih 50.000 godina.
Međutim, pokazalo se kako su varijacije u okusu uglavnom rezultat promjena na nivou hromosoma, utvrdilo je istraživanje sekvenciranja.
Studija iz 2024. objavljena u Nature Communications (2) je pronašla dokaze o značajnim preuređenjima hromosoma, posebno kod sorte C. arabica nazvane Bourbon. Uočene su delecije, gde su fragmenti hromosoma nedostajali — u nekim slučajevima čak i veliki dijelovi — i čak su se pojavili slučajevi kada su i cijeli hromosomi bili odsutni.
Hemija kafe i savršena šoljica
Glavni hemijski sastojak kafe su kofein, koji pripada grupi alkaloida. Osim kofeina, kafa sadrži i druge značajne hemijske spojeve koji doprinose njenom okusu i aromi.
Ipak, primarna uloga kofeina nije da mi uživamo u kafi, nego služi kao odbrana ove biljke, jedna vrsta prirodnog herbicida. Kofeina ima najviše u listovima biljke, te listovi, kada padnu na tle, onemogućavaju rast drugih biljaka ispod stabla kafe.
Također, kafein izaziva jednu vrstu ovisnosti kod insekata koji oprašuju cvjetove kafe, te se oni, poput ljudi, vraćaju po još „kafe“.
Moglo bi vas iznenaditi kako kafa izgleda na stablu:
Zrna kafe nisu smeđa i hrskava. Plodovi, koji podsjećaju na crvene trešnje rastu na biljci kafe, a u njima se nalaze zelena zrna kafe, što znači da je kafa koju mi koristimo za pijenje zapravo sjemenka. Nakon branja, zrna kafe se prže i tada se formira okus kafe i to Maillardovom reakcijom. Aminokiseline i šećeri u zrnu se spajaju u hemijskoj reakciji, stvarajući aromatične spojeve koji proizvode okuse kave. Nakon što su zrna samljevena, spremna su za pripremu napitka.
Prvi korak ka vrućoj šolji kafe je dodavanje vode. Voda razbija hemijske veze aromatičnih spojeva unutar taloga kafe, oslobađajući okuse i njenu prepoznatljivu aromu putem hlapljivih ulja. Veliki dio okusa zapravo ovisi o našem osjetilu mirisa, zbog čega je aroma kafe važna – bez hlapljivih ulja kafa bi imala samo kiselkast ili gorak okus. Zapravo postoji oko 800 različitih spojeva koji se potencijalno mogu stvoriti tokom procesa prženja, iako ih ne možemo sve pomirisati.
Optimalna temperatura vode je između 90-96°C. Ako je temperatura preniska, neće se izdvojiti toliko okusa. Ako je previsoka, može uzrokovati gubitak kvalitete okusa jer se hlapljiva ulja ispare. Poseban okus svake vrste zrna kafe, poput orašastih, čokoladnih ili citrusnih nota, ovisi o lokaciji na kojoj su uzgojena. Klima i nadmorska visina igraju ulogu, a iznenađujuće, i tlo. Stablo kafe izvlači hranjive tvari iz tla, a specifične količine elemenata poput dušika i fosfora u konačnici utječu na okus zrna.
Veličina, ili grubost mljevene kafe također imaju utjecaja na okus i na odluku o tome kako će se i koliko dugo pripremati kafa. Fino mljevena kava, poput one za pripremu espressa, ima veliku površinu. To znači da se aromatski spojevi zajedno s sadržajem kofeina ekstrahiraju vrlo brzo. Grublje mljevenje, poput tucane kafe, može trebati i do četiri minute za kuhanje.
Kafa je većini ljudi na našim prostorima ne samo probudilica, nego i razlog za priču i druženje. Uvidi u genom kafe, te njenu biohemiju možda nisu bitni svim tim ljudima, ali su bitni za proizvodnju kafe. Klimatske promjene, bolesti popot rđe i gljivica ugrožavaju ovaj napitak. Informacije stečene naučnim studijama možda dobro posluže kako bi se iznašao način da sadnice bolje podnose klimatske promjene i da se mogu isključiti oni geni odgovorni za biosintezu kofeina kako bi se dobile genetički modificirane biljke koje proizvode zrna bez kofeina.
The post Kafa: govor genoma omiljene biljke appeared first on Nauka govori.
Koja je vaša reakcija?
