Miért termel koffeint a kávécserje, és miért szeretik egyesek?

Hogyan és miért kezdett koffeint termelni a kávécserje? - tették fel a kérdést Victor Albert (University at Buffalo) biológusprofesszor és munkatársai (Philippe Lashermes, French Institute of Research for Development, Patrick Wincker és France Denoeud, French National Sequencing Center, valamint 11 ország egyéb szervezeteinek képviselői), majd szekvenálták a világ kávétermelésének 30 százalékát adó kávéfajta, a Coffea canephora (robusta) génjeit. (A másik kávéfajta, a Coffea arabica kevesebb koffeint tartalmaz, továbbá kevésbé savas és kevésbé keserű; mindazonáltal azért a robusta genomját szekvenálták, mert az egyszerűbb.) A továbbiakban komparatív genomikai eszközökkel hasonlították össze a kávénövény, és rokonai, így pl. a tea, kakaó, paradicsom és szőlő genomját, így meg tudták állapítani, melyek a speciálisan a kávéra jellemző gének.

A Science-ben közölt tanulmány - The coffee genome provides insight into the convergent evolution of caffeine biosynthesis – szerint a kávénövény legközelebbi rokonaihoz képest nagyobb géncsaládok segítségével oldja meg az alkaloidok és flavonoidok szintézisét (ezek a molekulák adják többek közt a kávé illatát és keserű ízét). Míg pl. a kávé 6 gén közreműködésével szintetizál linolénsavat (a pörkölés utáni aromáért felelős molekula), egyik közeli rokona, az Arabidopsis(lúdfű) ezt egyetlen gén segítségével oldja meg.

A kutatók azt is feltárták, hogy a kávénövény másféle géneket használ a koffein előállítása során, mint a tea vagy a kakaó, azaz a koffeinkészítés képessége az evolúció során legalább kétszer jelent meg, egyszer a kávénövény ősében, egyszer a tea és a kakaó közös ősében. Mindhárom növény metiltranszferáz enzimeket használ a xanthozin molekula koffeinné alakításához, de a kávé különböző lépésekben hajtja végre az ehhez szükséges metilcsoport-transzfert, mint a másik két növény. A kutatók szerint eredményeik révén betegségeknek és klímaváltozásnak ellenállóbb fajták hozhatók létre, valamint a koffeinelőállító gének kikapcsolása révén ízletesebb koffeinmentes kávét lehet majd nyerni (a jelenlegi dekoffeinálási folyamat kémiai anyagokat használ, és az ízélményt is rontja).

Mire jó a kávénövénynek a koffein?

A konvergens evolúció – amikor különböző evolúciós útvonalakon lehet elérni ugyanazt az eredményt – általában különösen hasznos adaptációt jelez, ezért a kutatók szerint fontos kideríteni, mire is jó a kávénövénynek a koffein. MintVictor Albert elmondja, hipotézisük szerint a növény legalább három különböző célra használja:

• A levelekben is magas a koffeintartalom (legalább annyira, mint a babban), és amikor a levelek lehullanak a talajra, a felszabaduló koffein megakadályozza, hogy a kávénövény más fajba tartozó vetélytársai növekedésnek induljanak.
• A koffein mérgező a rovarok számára, így az távol tartja a növénytől a kártevőket, amelyek egyébként a leveleket vagy a babot rágcsálnák. Egyes rovarok még külön koffeinérzékelő receptort is kifejlesztettek, hogy biztosan el tudják kerülni annak fogyasztását.
• Vannak azonban olyan állatok is, amelyeket a kávénövény nem akar elzavarni, mert segítik a beporzást. Számukra a növény kis mennyiségű koffeint választ ki a nektárba, így az azt elfogyasztó pollinátorok jobban fognak emlékezni az adott növény helyére, és gyakrabban fognak visszatérni.

Azaz a kávénövény ugyanazt a molekulát tudja felhasználni egyes rovarok távoltartására, mint mások odavonzására; a levelekben, babokban lévő nagy mennyiségű koffein elriasztja a kártevőket, a nektárban lévő kis mennyiségű koffein pedig serkenti a beporzók memóriáját. Egy tavalyi Science-tanulmány szerint a méhek pl. 24 óra elteltével háromszor nagyobb valószínűséggel emlékeznek a koffeintartalmú virágok lelőhelyére, mint azokra, amelyek csak cukorral fizetnek a beporzásért (koffeint nemcsak a kávévirág, de a citrusfélék virágai is tartalmaznak, így a grépfrút, a citrom, a pomelo vagy a narancs virága is.), és még 3 nap elteltével is kétszer annyi méh emlékszik a koffeines virágokra, mint a koffeinmentesekre (Caffeine in Floral Nectar Enhances a Pollinator's Memory of Reward).A koffeinre egyébként a beporzó rovarok ugyanúgy rászoknak, mint az ember.

Új kávékoncepció

Más genetikusok annak jártak utána, mi lehet az oka, hogy vannak olyan emberek, akik nem szeretik a kávét. A Molecular Psychiatry-ben megjelent tanulmányukban (Genome-wide meta-analysis identifies six novel loci associated with habitual coffee consumption) 120.000 kávéfogyasztó ember genetikai adatát elemezték teljesgenom-asszociációs vizsgálattal, és 8 olyan single-nukleotid polimorfizmust találtak (ezek közül 6 teljesen új felfedezés volt), amelynek szignifikáns kapcsolata lehet a kávéfogyasztással - mindegyik SNP hatásméretét 0,03-0,14 csésze kávé/nap közöttinek adták meg a kutatók. 6 SNP olyan génhez tartozik amelynek szerepe lehet a kávé farmakokinetikájában és 2 olyanhoz, amely a kávé farmakodinámiájában érintett (ez utóbbi két gén befolyásolhatja, mennyi BDNF-et szekretál az illető agya - aki kevesebbet, az a tanulmány szerzői szerint kevésbé érzi jutalmazónak a kávéivást -, illetve hatással van egy szerotonin-transzporterre, ami szintén a jutalomérzés különbségeiért lehet felelős). 4 SNIP olyan génekhez volt közel, amelyeket korábban már kötöttek a nagyobb kávéfogyasztáshoz, a dohányzáshoz, a túlsúlyhoz, a magasabb éhomi glükózszinthez, az alacsonyabb vérnyomáshoz, valamint a kedvezőbb lipid-, gyulladásos marker- és májenzim-profilokhoz.

A remények szerint az eredmények segíthetnek megérteni a kávé egészségre gyakorolt hatásának interindividuális különbségeit. Márpedig a kávé egészségre gyakorolt hatását nagy erőkkel kutatják napjainkban, és e leggyakrabban fogyasztott pszichoaktív szernek egyre több hasznos tulajdonságára derül fény (Maturitas; The impact of coffee on health). Ma már tudjuk, hogy a korábbi hitekkel ellentétben nem fokozza az aritmiát vagy a szívelégtelenséget, de akadályozza a cukorbetegség és a zsírmáj kialakulását (ezen hatását nem a koffein, hanem a klorogénsav eredményezi), véd a Parkinson-kór ellen, és a legújabb kutatások szerint az Alzheimer-kór kialakulásának kockázatát is csökkenti.