Las enzimas que ayudan a producir cafeína evolucionaron independientemente en el café, té y chocolate, dicen los científicos que han recién secuenciado el genoma de la planta de café
BUFFALO, Nueva York (EE.UU.), 10 de septiembre de 2014 / Investigación - Universidad / Por Cory Nealon
Resumen:
- Un equipo internacional de investigadores ha secuenciado el genoma de la planta de café Coffea canephora .
- Mediante la comparación de los genes en las plantas de café, té y chocolate, los científicos muestran que las enzimas implicadas en la toma de cafeína probablemente evolucionaron independientemente en estos tres organismos.
- Más de 8,7 millones de toneladas de café fue producido en 2013; que es el principal producto agrícola de muchos países tropicales.
- El estudio fue dirigido por el Instituto Francés de Investigación para el Desarrollo, el Centro de Secuenciación Nacional de Francia (CEA-Genoscope) y la Universidad de Buffalo. Los hallazgos aparecen en la revista Science.
La nueva secuencia del genoma de la planta del café revela secretos sobre la evolución de la mejor amiga química del hombre: la cafeína.
Los científicos que completaron el proyecto dicen que las secuencias y posiciones de los genes en el show planta de café que evolucionaron independientemente de los genes con funciones similares en el té y el chocolate, que también hacen que la cafeína.
En otras palabras, el café no heredó genes cafeína ligada de un ancestro común, pero en cambio desarrolló los genes por sí solo.
La investigación aparece en la revista Science el 5 de septiembre Un video que explica los hallazgos está aquí: http://bit.ly/1lD4LNQ .
Por qué el café?
Con más de 2,25 mil millones de tazas se consumen diariamente en todo el mundo, el café es el principal producto agrícola de muchos países tropicales. De acuerdo con estimaciones de la Organización Internacional del Café, más de 8,7 millones de toneladas de café se produjeron en 2013, los ingresos procedentes de las exportaciones ascendió a 15,4 mil millones dólares en el período 2009-2010, y el sector empleaba a cerca de 26 millones de personas en 52 países durante el año 2010.
"El café es tan importante para los madrugadores de todos los días como lo es para la economía global. En consecuencia, una secuencia del genoma podría ser un paso importante hacia la mejora de café ", dijo Philippe Lashermes, un investigador en el Instituto Francés de Investigación para el Desarrollo (IRD). "Mirando el genoma del café y los genes específicos para el café, pudimos sacar algunas conclusiones sobre lo que hace especial el café."
Lashermes, junto con Patrick Wincker y Francia Denoeud, científicos del genoma en el Centro Nacional Francés de Secuenciación (CEA-Genoscope), y Víctor Albert , profesor de ciencias biológicas en la Universidad de Buffalo, son los autores principales del estudio.
Los científicos de otras organizaciones, en particular el Centro de Investigación Agrícola para el Desarrollo Internacional en Francia, también contribuyeron, junto con investigadores de las organizaciones públicas y privadas en los EE.UU., Francia, Italia, Canadá, Alemania, China, España, Indonesia, Brasil, Australia y la India .
El equipo creó un proyecto de alta calidad del genoma de Coffea canephora , que representa alrededor del 30 por ciento de la producción mundial de café, según la Asociación Nacional del Café con sede en Manhattan.
A continuación, los científicos observaron cómo genética del café es distinta de otras especies.
En comparación con otras especies de plantas, incluyendo la uva y el tomate, café alberga grandes familias de genes que se relacionan con la producción de compuestos alcaloides y flavonoides, que contribuyen a cualidades tales como aroma de café y la amargura de frijoles.
El café también tiene una colección ampliada de N-metiltransferasas, enzimas que están implicadas en la toma de cafeína.
Al tomar una mirada más cercana, los investigadores encontraron que las enzimas cafeína del café están más estrechamente relacionados con otros genes dentro de la planta de café que a las enzimas de cafeína en el té y el chocolate.
Este hallazgo sugiere que la producción de cafeína desarrolló de manera independiente en el café. Si esta característica había sido heredado de un ancestro común, las enzimas habrían sido más similar entre las especies.
"El genoma del café nos ayuda a entender lo que es emocionante sobre el café - aparte de eso me despierta en la mañana," dijo Albert. "Al observar que las familias de genes expandidas en la planta, y la relación entre la estructura del genoma del café y otras especies, hemos sido capaces de aprender acerca de vía independiente de café en la evolución, incluyendo - emocionante - la historia de la cafeína."
¿Por qué la cafeína es tan importante en la naturaleza es otra cuestión. Los científicos teorizan que la química puede ayudar a las plantas repelen insectos o reducen el crecimiento de los competidores. Un trabajo reciente mostró que los polinizadores - Humanos - como pueden desarrollar hábitos de cafeína. Los insectos que visitaron las plantas productoras de cafeína a menudo volvieron a conseguir otro sabor.
El nuevo estudio de la ciencia no ofrece nuevas ideas sobre el papel evolutivo de la cafeína, pero sí refuerza la idea de que el compuesto es un activo valioso. También proporciona la oportunidad de entender mejor la evolución de la estructura del genoma del café.
"Resulta que, con el tiempo evolutivo, el genoma del café no se triplicó como en sus parientes: el tomate y la pimienta de Chile", dijo Wincker. "En lugar de ello mantiene una estructura similar a los de uva. Como tal diversificación, la evolución del genoma del café fue probablemente más impulsado por duplicaciones en particular las familias de genes en lugar de en masa ", cuando todos los genes en el genoma duplicado.
Esto está en contraste con lo que se ha sugerido para varias familias más grandes de plantas, donde otros investigadores han observado correlaciones entre la alta diversidad de especies en un grupo y la presencia de duplicaciones de todo el genoma o triplings.
"El café está en la familia de las plantas Rubiaceae, que cuenta con cerca de 13.000 especies y es el cuarto más grande del mundo; por lo tanto, sin duplicación del genoma en su raíz, que parece romper el molde de un enlace de la duplicación del genoma de alta biodiversidad ", dijo Denoeud.
La investigación fue financiada por la Agencia Nacional francesa de Investigación; Consejo Australiano de Investigación; Ciencias Naturales e Ingeniería de Investigación de Canadá; CNR-ENEA Proyecto Agroalimentario de Italia; Dirección de Financiación de Estudios y Proyectos (FINEP Qualicafe) de Brasil; Institutos Nacionales de Ciencia y Tecnología (INCT Cafe) de Brasil; la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos; la Facultad de Artes y Ciencias, Universidad de Buffalo; y apoyo en especie por los científicos del centro de investigación y desarrollo de Nestlé en Tours, Francia.
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