У кофе юбилей: генетики говорят, что арабике исполнился… миллион лет
По словам ученых, растение, напиток из которого каждый день пьют миллиарды людей на планете, появилось на свет совершенно случайно. Coffea arabica, вид, представляющий собой 60% мировых запасов кофе, — дитя естественной гибридизации двух других видов, C. eugenioides и C. canephora. Статья об этом опубликована в журнале Nature Genetics 15 апреля 2024 года.
Такое скрещивание дало новому растению огромный бонус — полиплодный геном. В переводе с научного языка на простой это означает, что у C. Arabica имеется сразу два набора хромосом, от каждого родителя. Полиплодный геном значительно увеличивает шансы на выживание, позволяя адаптироваться к практически любым сложным или нестандартным условиям.
— Виктор Альберт, биолог из Государственного университета Нью-Йорка, один из авторов исследования.
На счет возраста в миллион лет генетики честно признаются, что могут ошибаться, ибо в таких расчетах всегда существует погрешность. Возраст кофе пытались вычислить и раньше, однако момент гибридизации датировали 10 000 лет. Впрочем, тоже круглая дата, правда, не такая солидная.
— Виктор Альберт.
Однако, несмотря на возможные ошибки, это самые точные вычисления такого рода на сегодняшний день. Исследователи использовали обширные генетические данные из 41 образца C. arabica из разных уголков планеты. Они даже умудрились раздобыть семена XVIII века.
Независимо от того, когда оно появилось, этот гибридный геном позволил растению процветать, поскольку арабику выращивали по всему миру. Первоначально растение культивировали исключительно в Эфиопии, а затем начали продавать на Ближний Восток, где к XV веку кофе стал хорошо известным напитком. Согласно одной из легенд, индийский паломник, мусульманин-суфий, контрабандой вывез семь семян из Йемена и основал кофейные фермы в индийском штате Карнатака около 1670 года.
Двойной геном, и можно выращивать даже дома в горшке
Долгое время европейцы просто пили кофе, покупая его у мусульманских посредников, но потом решили, что выращивать свое сырье будет гораздо дешевле. Первыми к такому выводу пришли голландцы, которые в 1699 основали на острове Ява в Индонезии собственные кофейные плантации. Так появился один самых распространенных сортов C. arabica, типика. В 1706 году одно кофейное деревце даже привезли в Амстердам, где оно с успехом стало расти в местном ботаническом саду. Двойной геном, однако!
Французы быстро переняли опыт у голландцев и стали культивировать кофе во многих своих заморских колониях. Особенно много кофейных деревьев было посажено на острове Бурбон (сейчас он называется Реюньон), потом французский сорт назвали также. Это второй по распространенности вариант арабики.
Хотя полиплоидная природа генома и обеспечила C. arabica некоторые преимущества, она также сделала растение уязвимым к болезням, особенно к ржавчине кофейных листьев.
Кроме того, C. arabica имеет узкие генетические места. Во-первых, растение происходит от одного-единственного родительского дерева. Во-вторых, 350 000 лет назад в природе случилась какая-то биологическая катастрофа, из-за которой у арабики сильно сократилось разнообразие генов. В-третьих, 5 000 лет назад кофе в очередной раз едва не вымер. Так что его надо беречь.
— Виктор Альберт.
Ржавчина — самый большой страх производителей кофе
Ржавчина очень опасна для кофейного дерева. Грибок покрывает листья ржавыми пятнами, полностью блокируя процессы фотосинтеза. В результате листья один за другим опадают и в конце концов кофейное дерево умирает.
Ржавчине подвержены абсолютно все виды кофейного дерева. Однако в 1927 году на острове Тимор, тоже Индонезия, кстати, в результате естественного скрещивания C. arabica с одним из родительских сортов C. canephora (робуста) появился более устойчивый к ржавчине сорт. Но есть одно малоприятное но, качество его зерен заметно ниже, чем у арабики и робусты.
Очень удачно вышло
Такое скрещивание дало новому растению огромный бонус — полиплодный геном. В переводе с научного языка на простой это означает, что у C. Arabica имеется сразу два набора хромосом, от каждого родителя. Полиплодный геном значительно увеличивает шансы на выживание, позволяя адаптироваться к практически любым сложным или нестандартным условиям.
На снимке один из родителей арабики, робуста, C. canephora
В большинстве случаев событие гибридной полиплодии — это получение моментального эволюционного преимущества. Два набора хромосом, два полных набора генов — весьма серьезная заявка на успех в борьбе за место под солнцем.
Конечно, дублирующие гены могут потеряться в двух половинках генома полиплоида, но в любом случае, чистый прирост числа генов означает повышенную способность к адаптации
Конечно, дублирующие гены могут потеряться в двух половинках генома полиплоида, но в любом случае, чистый прирост числа генов означает повышенную способность к адаптации
— Виктор Альберт, биолог из Государственного университета Нью-Йорка, один из авторов исследования.
Пошло по миру
На счет возраста в миллион лет генетики честно признаются, что могут ошибаться, ибо в таких расчетах всегда существует погрешность. Возраст кофе пытались вычислить и раньше, однако момент гибридизации датировали 10 000 лет. Впрочем, тоже круглая дата, правда, не такая солидная.
Нам пришлось ввести предполагаемую частоту мутаций и время генерации (от семени к семени). Вместе эти допущения позволяют нам перевести изменения в календарные годы. Мы допускаем, что в расчеты могут вкрасться погрешности, так как существует некоторая неопределенность в отношении частоты мутаций и времени генерации
— Виктор Альберт.
Однако, несмотря на возможные ошибки, это самые точные вычисления такого рода на сегодняшний день. Исследователи использовали обширные генетические данные из 41 образца C. arabica из разных уголков планеты. Они даже умудрились раздобыть семена XVIII века.
Независимо от того, когда оно появилось, этот гибридный геном позволил растению процветать, поскольку арабику выращивали по всему миру. Первоначально растение культивировали исключительно в Эфиопии, а затем начали продавать на Ближний Восток, где к XV веку кофе стал хорошо известным напитком. Согласно одной из легенд, индийский паломник, мусульманин-суфий, контрабандой вывез семь семян из Йемена и основал кофейные фермы в индийском штате Карнатака около 1670 года.
Двойной геном, и можно выращивать даже дома в горшке
Долгое время европейцы просто пили кофе, покупая его у мусульманских посредников, но потом решили, что выращивать свое сырье будет гораздо дешевле. Первыми к такому выводу пришли голландцы, которые в 1699 основали на острове Ява в Индонезии собственные кофейные плантации. Так появился один самых распространенных сортов C. arabica, типика. В 1706 году одно кофейное деревце даже привезли в Амстердам, где оно с успехом стало расти в местном ботаническом саду. Двойной геном, однако!
Французы быстро переняли опыт у голландцев и стали культивировать кофе во многих своих заморских колониях. Особенно много кофейных деревьев было посажено на острове Бурбон (сейчас он называется Реюньон), потом французский сорт назвали также. Это второй по распространенности вариант арабики.
Главное, чтобы кофе не заржавел!
Хотя полиплоидная природа генома и обеспечила C. arabica некоторые преимущества, она также сделала растение уязвимым к болезням, особенно к ржавчине кофейных листьев.
Кроме того, C. arabica имеет узкие генетические места. Во-первых, растение происходит от одного-единственного родительского дерева. Во-вторых, 350 000 лет назад в природе случилась какая-то биологическая катастрофа, из-за которой у арабики сильно сократилось разнообразие генов. В-третьих, 5 000 лет назад кофе в очередной раз едва не вымер. Так что его надо беречь.
Арабика просто не в состоянии противостоять ржавчине листьев, так как имеет мало генетических вариантов. Зато грибок-паразит Hemileia vastatrix эволюционирует гораздо быстрее, приспосабливаясь к препаратам, которые используют против него люди
— Виктор Альберт.
Ржавчина — самый большой страх производителей кофе
Ржавчина очень опасна для кофейного дерева. Грибок покрывает листья ржавыми пятнами, полностью блокируя процессы фотосинтеза. В результате листья один за другим опадают и в конце концов кофейное дерево умирает.
Ржавчине подвержены абсолютно все виды кофейного дерева. Однако в 1927 году на острове Тимор, тоже Индонезия, кстати, в результате естественного скрещивания C. arabica с одним из родительских сортов C. canephora (робуста) появился более устойчивый к ржавчине сорт. Но есть одно малоприятное но, качество его зерен заметно ниже, чем у арабики и робусты.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Таинственная «дверь» обнаружена в Антарктиде
Теория заговора против официальной науки: кто окажется прав?...
15 000 американских городов станут призраками в ближайшие десятилетия
Ученые уверены, что «там просто некому будет жить»....
Не по вкусу: комары пьют кровь не у всех подряд
Полезно понимать для защиты от опасных насекомых....
НЛО управляют армией беспилотников, которые следят за военными базами США
Загадочные дроны буквально терроризируют американских военных летчиков....
Странный случай: укус змеи подействовал на австралийца спустя 15 часов
Только 10% укушенных на самом деле получают дозу яда....
Собаки поднялись на новую ступень эволюции
Третья стадия одомашнивания — что это значит?...
20 млн жителей США могут остаться без воды
Великие озера поразила небывалая засуха....
Первые оседлые люди в Европе: в Сербии обнаружили дом возрастом 8000 лет
Обгорелое жилище перевернуло представления о ранних поселенцах....
Вспененный гель быстро останавливает кровотечение и снижает риск заражения
Учёные изобрели спасающую жизнь «повязку»....
Кошки могут понимать многие слова
Но для экспериментов голос хозяина произносил бессмыслицу....
Google срочно переходит на атомную энергию
АЭС опасны, но у Америки просто нет выхода....
Первая частная космическая станция появится на орбите в 2025 году
Комплекс, созданный с учетом проблем астронавтов, потянул на миллиард долларов....
Американские ученые отрицают ускорение глобального потепления
Формально, так и есть, но это ещё не всё....
Окаменелости в Индии рассказали о самом раннем случае разделки слонов людьми
Это произошло не менее 300 тысяч лет назад....
Детекторы ИИ ложно обвинили студентов в плагиате
Ничто не ново на всё 100%....
Режиссер фильма «Я, робот» утверждает, что Илон Маск крадет его идеи
Смех смехом, но новые проекты Маска удивительно похожи на кадры из фильма....