Ia adalah bahan psikoaktif yang paling popular di dunia, yang digunakan oleh berbilion setiap hari. Kami sangat menyukainya, kami menghantar mesin khas untuk menjadikannya di ruang angkasa. Tetapi setakat ini, kopi telah memegang beberapa rahsia untuk kejayaannya. Bagaimanakah tumbuhan itu mendapat sepakan kafein? Bagaimanakah kacang menghasilkan aroma dan rasa yang dihargai? Dan bolehkah kopi benar-benar baik untuk anda?
Buku Berkaitan
Kopi gila: 140 AHA! Kopi Moments dari Bilik Persidangan, ke Cafe, ke Dapur
Beli
Manifesto Kopi: Tidak Ada Lagi Kopi Bad!
BeliSekarang para saintis telah menjejaki genom kopi Robusta ( Coffea canephora ), yang menyumbang kira-kira sepertiga daripada 2.25 bilion cawan joe yang kami minum setiap hari. (Spesies Arabica yang berkait rapat memenuhi sebahagian besar cawan dunia.) Diterbitkan hari ini dalam jurnal Science, sebuah kertas yang menggambarkan genom kopi juga membandingkan urutan genetik tumbuhan dengan ubat anggur, tomato dan Arabidopsis, sebuah organisma model biasa dalam biologi tumbuhan, mendedahkan beberapa penyesuaian unik kopi. Dengan alat baru ini, penyelidikan lanjut dapat membantu mengatasi jawapan kepada enigmas kopi ini.
Kenapa Tanaman Menghasilkan Kafein?
Walaupun kita mungkin mendambakan kejutan pagi kita, tidaklah jelas mengapa kilang kopi akan berkembang kafein dalam keadaan semula jadi. Penulis bersama kajian Victor Albert, ahli biologi evolusi tumbuhan di University of Buffalo, mengatakan terdapat tiga teori utama untuk menjelaskan fenomena tersebut.
Kafein boleh menghentikan herbivora daripada memakan daun. "Kafein sebenarnya sangat kuat di daun, " kata Albert. Malah terdapat cubaan untuk membuat teh daripada daun kopi, tetapi ia tidak merasakan sesuatu seperti kopi dari kacang. Ia juga mungkin tumbuhan kopi menggunakan kafein untuk outcompete jiran mereka. "Ideanya adalah bahawa selepas daun jatuh, kafein meluap ke tanah, bersama dengan sebatian lain, dan menghalang percambahan bibit dari tumbuhan lain dalam persaingan untuk sumber terhad, cahaya dan ruang, " katanya. Atau kafein boleh menarik penyuap dengan memberi mereka buzz. "Penyelidikan yang diterbitkan dalam Sains tahun lepas menunjukkan bahawa kafein mengamalkan pemabuk. Ini jenis tindakan terhadap mereka dengan cara yang sama seperti yang kita lakukan kepada mereka-membuat mereka kembali lagi, "kata Albert.
Walaupun jawapan untuk misteri lama ini tidak dalam kajian baru, kini boleh didapati sekarang bahawa kita mempunyai genom terperinci tumbuhan. "Ia tidak akan mengejutkan saya jika ketiga-tiga teori ini betul kepada tahap tertentu, " kata Albert.
Bagaimana Kafein Berkembang?
Ahli biologi telah memikirkan lebih dua laluan genetik untuk pengeluaran kafein, kata Albert. Satu idea adalah bahawa semua tumbuh-tumbuhan berbunga mempunyai gen untuk bermula, dan hanya beberapa yang mula menghasilkan kafein dengan sungguh-sungguh. Atau, biosintesis kafein berevolusi beberapa kali melalui jalur unik dalam kumpulan tumbuhan yang berkaitan dengan jarak jauh.
Kajian genome menyokong senario kedua. Analisis menunjukkan bahawa gen yang mengeluarkan kafein dalam kopi adalah berbeza daripada yang membuat sebatian teh dan koko. "Kopi dan teh terakhir berkongsi nenek moyang yang sama mungkin 100 juta tahun yang lalu, " kata Albert. "Kopi dan coklat mungkin 120 juta tahun lalu. Oleh itu, kita bercakap tentang tumbuh-tumbuhan yang telah dipisahkan untuk masa yang sangat lama yang secara bebas telah mengembangkan kapasiti untuk membuat kafein. "
Tumbuh-tumbuhan ini membawa versi gen kafein yang sama, tetapi perubahan kecil telah memicu perbezaan besar dalam peranan biologi mereka. "Gen-gen yang menyandarkan enzim kafein dalam kopi mempunyai saudara-saudara yang rapat dalam coklat, sebagai contoh, tetapi dalam coklat mereka tidak membuat kafein, mereka membuat sesuatu yang lain, " kata Albert. "Terdapat bidang penyelidikan yang besar dalam kimia enzim pereka, di mana orang mengubah suai kumpulan enzim dengan cara yang kecil untuk mereka mengambil fungsi sepenuhnya baru, " tambahnya. "Kimia pereka jenis itu tidak disengajakan secara tidak sengaja oleh tumbuhan penghasil kafein ini dalam alam semula jadi."
A civet makan beri kopi masak di sebuah perkebunan di Indonesia. (Tri Saputro / Demotix / Corbis) Apa Yang Memberikan Kopi Rasa dan Aroma yang tidak boleh ditariknya?
Tinggi kafein bukan hanya sifat ketagihan kopi. Genom yang baru diterangkan juga membuka kunci asal-usul citarasa dan bau khas yang membuat orang ramai kembali. "Kajian kami menonjolkan gen yang membuat sebatian alkaloid, yang dikenali sebagai rasa pahit, " kata Albert. "Kami mendapati satu lagi kumpulan enzim diperkaya yang membuat sebatian flavonoid, yang merupakan unsur rasa lain. Kami juga menyerlahkan gen yang terlibat dalam laluan asid lemak, jadi kami telah mengenal pasti banyak aspek genetik aroma dan rasa yang berbeza. "
Mencari gen yang betul-betul bertanggungjawab untuk rasa atau aroma yang paling diingini mungkin menjadikan kopi untuk menghasilkan lebih banyak apa yang kita suka melalui pembiakan selektif atau kejuruteraan genetik.
Bolehkah Kami Membuat Kopi Lebih Sihat?
Beberapa sebatian kopi, sebagai minuman yang menggembirakan dengan menekankan, mempunyai ciri-ciri yang menggalakkan kesihatan manusia, seperti antioksidan yang dikatakan melindungi sel daripada kerosakan. Kerja baru-baru ini juga mencadangkan kafein dalam kopi membantu orang mengekalkan kenangan baru. Tetapi komponen kopi lain kurang sihat atau bahkan karsinogenik. (Sekurang-kurangnya itu adalah mitos bahawa kopi menghalang pertumbuhan anda.)
Semua kimia yang sangat rumit ini mungkin diterangi oleh analisis genom, yang dapat memberikan asas untuk pembiakan atau strategi manipulasi genetik untuk memaksimumkan kebaikan dan meminimumkan kecederaan yang terdapat dalam minuman. "Apa-apa yang diketahui mengenai kopi dan minat boleh disasarkan secara genetik, " kata Albert.
Bolehkah Kopi Survive Perubahan Iklim?
Tanaman kopi yang ditanam dilahirkan di Ethiopia, dan Afrika kekal sebagai pusat kepelbagaian kopi. Hari ini loji itu juga merupakan tanaman kas utama di Brazil, Vietnam, Indonesia, dan Colombia. Tetapi pengeluaran di seluruh dunia bergantung kepada jenis yang mempunyai kepelbagaian yang agak rendah, yang menjadikan mereka terdedah kepada ancaman seperti penyakit, perosak dan perubahan iklim.
Dani Zamir dari Universiti Ibrani Yerusalem berharap genom dapat digunakan untuk meningkatkan pembiakan kopi dan menjaga tanaman yang berkembang pesat. "Kunci untuk memastikan kopi dapat bertahan sebagai tanaman berpatutan terletak pada variasi genetik yang terdapat dalam spesies Afrika, " kata Zamir dalam artikel perspektif yang mengiringi kajian itu. Berbanding dengan banyak tumbuh-tumbuhan, kopi mempunyai gen rintangan patogen yang sangat spesifik, menunjukkan genom, mungkin mendedahkan sasaran taktikal untuk memerangi pertanian untuk mengekalkan tanaman yang sihat.
Tetapi tinjauan baru-baru ini di Ethiopia mendapati apa yang disebut Zamir sebagai "kadar yang membimbangkan erosi genetik kolam gen akibat pemusnahan dengan usaha pemuliharaan yang tidak mencukupi." Dia menyeru penggunaan genom yang baru dijadikan sebagai alat untuk memantau dan mengurangkan ancaman ini dengan memacu projek pembiakan genomik di negara pengeksport kopi-dengan itu memastikan masa depan yang termasuk kacang berkualiti tinggi untuk mengisar harian dunia.
