A koffein sok élete

A kávé genomjának leírásából egyebek mellett kiderült, hogy a különböző koffeintartalmú növények eltérő utakon tettek szert a molekula előállításának képességére.

A koffein sok élete

Világszerte rengeteg ember kezdi azzal a napját, hogy valamilyen ital formájában koffeint juttat a szervezetébe. Akad, aki kávét iszik, van, aki teát, Dél-Amerikában pedig sokan a matéra, egy ott honos örökzöld faj leveleiből készült italra esküsznek. A koffein a világ legtöbbek által fogyasztott pszichoaktív szere, amely azonban nem valamiféle rejtélyes vegyi labor terméke, hanem sok millió év növényi evolúciójának eredménye.

Az életünkben oly nagy szerepet játszó molekula történetéről mostanáig nagyon keveset tudtak a szakértők, ez azonban egy nemrégiben megjelenttanulmánynak köszönhetően jelentősen megváltozott. Egy nemzetközi tudóscsoport ugyanis szekvenálta a kávébab egyik legfőbb forrása, a Coffea canephora nevű növény genomját, és a gének alapján képesek voltak rekonstruálni, hogyan tett szert a cserje a koffeingyártás képességére.

A kávécserje egy xantozin nevű előanyagból állítja elő a koffeint: a növény egy enzimje atomokat választ le a molekuláról, miközben egy másik enzim atomokat kapcsol egy másik részhez. Végül két további enzim újabb kémiai csoportokkal öltözteti fel a molekulát, és végeredményként kialakul a koffein. Bár a folyamat meglehetősen bonyolultnak tűnik, a növény genomjából rekonstruálható, hogyan fejlődött ki.

A koffeingyártó enzimek az N-metil-transzferázok közé tartoznak, amelyek minden növényben megtalálhatók, és változatos molekulák építésében vesznek részt. Az általuk előállított anyagok jelentős része vegyi fegyverként szolgál, vagyis célja a növény megvédése a faj ellenségeivel, például a levelein legelésző állatokkal szemben. Ezen molekulák időnként nagyon hasznosnak bizonyulnak az emberiség számára is, a fűzfa kérgében képződő szalicilsav például az aszpirinben található acetilszalicilsav előanyaga.

A koffein története akkor kezdődött, amikor az egyik N-metil-transzferáz génje olyan mutáción esett át, amely alapvetően megváltoztatta az enzim viselkedését. Később a növények véletlenül megduplázták az új génváltozatot, a másolatok pedig új mutációkon átesve eltérő működésűvé váltak. Gyakorlatilag annak az enzimnek a leszármazottairól van szó, amely először kezdett bele a xantozin-vegyületek alakítgatásába, magyarázza Victor A. Albert, a tanulmány egyik szerzője.

Az igazi meglepetésre azonban nem a koffeingyártás genetikai történeték felgöngyölítésekor derült fény, hanem akkor, amikor a szakértők más növényi fajok ide kapcsolódó génjeivel is összehasonlítottákaz új eredményeket. Kiderült ugyanis, hogy a szintén koffeintartalmú kakaóban a koffein előállítását végző enzimek nem ugyanattól a közös őstől származnak, mint a kávécserje enzimjei. Minden jel arra mutat tehát, hogy a kávé és a kakaó egymástól függetlenül, eltérő utakat bejárva vágott bele a koffein előállításába.

A folyamatot konvergens evolúciónak nevezik, és az élővilág történetében számtalan ponton megfigyelhető volt. A madarak például ujjcsontjaik összenövesztése, és tollaik révén váltak képessé a repülésre több mint 150 millió évvel ezelőtt. A teljesen más fejlődési ágon létező denevérek ezzel szemben csak 60 millió éve növesztettek szárnyakat, amikor ujjcsontjaik megnyúltak, és közéjük membránok feszültek ki. A végeredmény nagyon hasonló, az oda vezető fejlődési út azonban teljesen eltérő volt.

Általában nagyon hasznos adaptációkról van szó, ha több faj is egymástól függetlenül ugyanarra a jellegzetességre tesz szert. A koffein gyártása pedig pontosan ilyen vonásnak tűnik. A vegyület egyrészt felhalmozódik a levelekben, amelyek a földre hullva más növények magvai számára élhetetlenné teszik a környező talajt, így a cserjének elegendő tere maradhat a növekedésre. Az élő növényi levelekben található koffein ugyanakkor hatásos rovarriasztó is, hiszen magas dózisban halálos méreg az apró állatok számára. A mérgezés elkerülése érdekében több rovarfaj is speciális ízreceptorokat fejlesztett ki, amelyek segítenek azonosítani a koffeinben gazdag növényeket.

A koffeint ugyanakkor sok esetben nem elrettentő méregként, hanem éppen ellenkezőleg, csalogatásra használják a növények. A kávécserje és sok más növény kis mennyiségű koffeinnel vegyíti virágjának nektárját. Az ezt fogyasztó rovarok és más állatok a molekula jelenlétében jobban emlékeznek arra, hogy milyen növényen fogyasztották el a nektárt. Az erősebb emlék pedig az ilyen fajta virágok újbóli felkeresésére serkenti az állatokat, így a növénynek nem kell aggódnia a beporzás miatt.

Azt egyelőre nem tudni, hogy a koffein az emberi szervezethez hasonlóan hat-e a rovarok idegrendszerére is. Mindenesetre érdekes egybeesés, hogy esetünkben is jellemző, hogy a molekula nagy mennyiségben káros, kis mennyiségben viszont javítja agyunk működésének hatékonyságát.

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward