有多少初心已经不在?比如为了驱虫的咖啡因,不小心成了杯中常客

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编者按:咖啡因只是咖啡树、茶树或可口树这类植物为了赶走虫子,抑制其周边物种的生长出于自卫而产生的“毒素”,结果不小心成了人类杯中常客。简而言之:“初心依然在,意义已不同”

我们每天喝掉22.5亿杯咖啡,算起来大约每3个人一天喝掉一杯。这么多人喝咖啡,种植咖啡的面积自然不会太小,全球已种植咖啡的产地面积约有1100万公亩。

科学界对咖啡的基因体已经定序完成。虽然用来定序的不是阿拉比卡咖啡(Coffea arabica,有44条染色体),而是Coffea canephora(C. canephora,22条染色体,又称为C. robusta,约占世界咖啡总产量的30%);不过阿拉比卡咖啡是C. canephora与C. eugenioides的杂交种。

C. canephora咖啡的基因体由22条染色体构成,总大小是710 Mb(Megabase)。710 Mb有多大呢?想像整个咖啡的基因体印出来在我们面前,我们以一秒一字的速度来念,要念22年又6个多月才念得完。分析的结果是:咖啡总共有25,574个产生蛋白质的基因,92个产生microRNA的基因。另外,整个基因体大约有一半是转位子(transposable element)。

咖啡的基因体中,较特别的部分是,与抗病相关的基因(R基因)在演化上出现了串联重复(tandem duplication)的现象;而合成酚醛类次级化合物(phenylpropanoids)的基因也变多了。这些基因包括合成类黄酮(isoflavone and flavnoids)的酵素、合成生物碱(alkaloids)的酵素、合成单萜(monoterpene)的酵素、以及合成咖啡因(caffeine)的酵素等。

有没有想过咖啡为何要合成咖啡因呢?其实咖啡合成咖啡因,主要是为了抗虫(在叶片)以及抑制其他植物的种子发芽。居住在衣索比亚的人类,无意中发现了它有提神的效果,便开始采取它的果实。

生产咖啡因,对于咖啡的生存竞争能力显然很重要。在基因体中,研究团队看到有一个由23个基因构成的群集;与其他两种会生产咖啡因的植物(茶 Camellia sinensis、可可 cacaoTheobroma cacao)有明显的不同。

虽然许多植物在演化过程中,都出现了产生多倍体的现象(如小麦、玉米、甘蓝菜、蕃茄等),但是咖啡并没有出现多倍体,而只是选择性的以串联重复的方式,将部分的基因扩张,来提升自己的竞争力。

每每看到这些证据都会引人思考:我们把植物用来赶虫的“毒素”当作宝来吸(如香烟)、喝(如咖啡、茶),植物有知,一定会哑然失笑。

当然,一个物质是药或是毒,往往只是剂量的差别,最近也常常看到研究报告提到一天一杯咖啡是比较适当的?实际上,很多酗咖啡的,一天四杯也是常事,不过,任何事物尽量控制在“中道”比较适当,不是吗?(完)

作者:叶绿舒

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