A random ‘sexy’ of two plants gave us a popular drink half a million years ago

Zinātnieki atklājuši, ka augi, kas nodrošina lielāko daļu pasaules kafijas piegādes, parādījās apmēram pirms 600 000 līdz vienam miljonam gadu, kad Etiopijas mežos pavisam nejauši savstarpēji apputeksnējās divas citas kafijas koku sugas.

Apmēram 60% no pasaules kafijas krājumiem tiek iegūti no Coffea arabica, kas aug tropu reģionos visā pasaulē. Jaunā pētījumā, kas publicēts 15. aprīlī žurnālā “Nature Genetics”, zinātnieki atklāj, kad un kur varētu būt attīstījušies sākotnējie C. arabica augi.

Tā radās poliploīds genoms, kas nozīmē, ka katrs pēcnācējs satur divus hromosomu komplektus no katra vecāka. Tieši tas, iespējams, deva C. arabica izdzīvošanas priekšrocības, kas ļāva šai šķirnei attīstīties un pielāgoties. Poliploīds ir organisms, kura šūnu kodolā ir vairāk nekā divi haploidāli hromosomu komplekti.

“Bieži tiek apgalvots, ka hibrīda poliploidija var dot tūlītēju evolūcijas priekšrocību, ņemot vērā to, ka tiek mantotas divas hromosomu kopas un līdz ar to divi pilni gēnu komplekti,” portālam “Live Science” saka pētījuma līdzautors, Ņujorkas Valsts universitātes Bufalo biologs Viktors Alberts. “Protams, vienmēr tiek zaudēti dublikāta gēni abās poliploīda genoma pusēs, taču pieaugums gēnu skaitā ir un tādējādi, iespējams, rodas lielāka spēja pielāgoties jaunai videi.”

Pētnieki atzīst, ka pastāv arī kļūdas robeža. Agrākie hibridizācijas laika aprēķini datēti pirms 10 000 gadiem.

“Mums bija jāievada aptuvenais mutācijas ātrums un ģenerēšanas laiks (no sēklas līdz sēklai). Kopā šie pieņēmumi ļauj pārvērst laiku kalendārajos gados. Taču šiem aprēķiniem, protams, ir plašs kļūdas diapazons, ņemot vērā mutāciju ātruma nenoteiktību un ģenerācijas laiku,” saka Alberts. Tomēr biologs uzskata, ka viņu aplēse ir pietiekami precīza. Pētnieki izmantoja ģenētisko informāciju no 41 C. arabica parauga no dažādām vietām, tostarp no 18. gadsimta parauga.

Neatkarīgi no tā, kad tas attīstījies, šis hibrīda genoms ļāva augam izplatīties. Sākotnēji uzskatīts, ka tas audzēts Etiopijā, un pēc tam notirgots uz Tuvajiem Austrumiem, kur 15. gadsimtā kafija jau bija labi pazīstams dzēriens.

Nīderlandes tirgotāji kafijas augu sāka kultivēt citos reģionos — 1699. gadā pirmo reizi C. arabica iestādīja Java salā, bet vienu paraugu 1706. gadā nosūtīja uz botānisko dārzu Amsterdamā. Holandieši un franči, ar kuriem viņi padalījās, 18. gadsimtā pārveda kafijas auga stādus uz savām kolonijām.

Sākotnējo augu pēcnācēji ir pazīstami kā “Typica”, savukārt mutācijā, kas notika Reinjonas salā (toreiz saukta par Burbonu), radās cita forma, ko sauc par “Bourbon”. Lielākā daļa pašreizējo C. arabica augu ir iegūti no šīm divām līnijām, lai gan tiek audzēti arī daži savvaļas ekotipi, kas iegūti Etiopijā.

Lai gan genoma poliploīdais raksturs, iespējams, ir nodrošinājis C. arabica priekšrocības, tas arī atstāja to neaizsargātu pret slimībām, īpaši kafijas lapu rūsu (Hemileia vastatrix). Auga vājā vieta ir arī tā, ka visi pašreizējie augi ir saistīti ar vienu vecāku.

“Tas nav tik spējīgs stāties pretī Hemileia vastatrix “bruņošanās sacensībā “, kad Arabica ģenētiskā variācija satiekas ar rūsas populāciju attīstību un cīnās turp un atpakaļ, lai pielāgotos slimībai. Slimībai ir lielāka spēja pielāgoties jebkurai jaunai rezistencei, ” norāda Alberts.

1927. gadā C. arabica Timoras salā dabiski sakrustojas ar vienu no savām vecāku sugām C. canephora. Šis notikums radīja pret kafijas lapu rūsu izturīgāku šķirni, taču tiek uzskatīts, ka tās pupiņu kvalitāte ir zemāka par C. arabica vai Robusta, kas ir cits C. canephora nosaukums.