Ini adalah zat psikoaktif paling populer di dunia, dikonsumsi miliaran setiap hari. Kami sangat menyukainya, kami mengirim mesin khusus untuk membuatnya di luar angkasa. Namun sejauh ini, kopi telah menyimpan beberapa rahasia untuk keberhasilannya. Bagaimana tanaman itu mendapatkan tendangan kafeinnya? Bagaimana kacang menghasilkan aroma dan rasa yang disayangi? Dan bisakah kopi benar-benar baik untuk Anda?
Buku Terkait
Coffee Crazy: 140 AHA! Kopi Momen dari Ruang Konferensi, ke Kafe, ke Dapur
Membeli
The Coffeeist Manifesto: No More Bad Coffee!
MembeliSekarang para ilmuwan telah merangkai genom kopi Robusta ( Coffea canephora ), yang menyumbang sekitar sepertiga dari 2, 25 miliar cangkir kopi yang kita minum setiap hari. (Spesies Arabika yang berkaitan erat mengisi sebagian besar sisa mug di dunia.) Diterbitkan hari ini di jurnal Science, sebuah makalah yang menggambarkan genom kopi juga membandingkan sekuens genetik tanaman dengan grapevine, tomat, dan Arabidopsis, organisme model umum di biologi tanaman, mengungkapkan beberapa adaptasi unik kopi. Dengan alat baru ini, penelitian lebih lanjut dapat membantu mencari jawaban atas teka-teki kopi ini.
Mengapa Tumbuhan Akan Menghasilkan Kafein?
Meskipun kita mungkin menginginkan kejutan pagi kita, tidak jelas mengapa tanaman kopi akan berevolusi kafein dalam pengaturan alami. Rekan penulis studi, Victor Albert, ahli biologi evolusi tanaman di University of Buffalo, mengatakan ada tiga teori terkemuka untuk menjelaskan fenomena tersebut.
Kafein dapat menghentikan herbivora dari memakan daunnya. “Kafein sebenarnya sangat menumpuk di daun, ” kata Albert. Bahkan ada upaya untuk membuat teh dari daun kopi, tetapi rasanya tidak seperti kopi dari kacang. Mungkin juga tanaman kopi menggunakan kafein untuk mengalahkan tetangga mereka. "Idenya adalah bahwa setelah daun jatuh, kafein larut ke dalam tanah, bersama dengan senyawa lain, dan menghambat perkecambahan biji dari tanaman lain dalam persaingan untuk sumber daya terbatas, cahaya dan ruang, " katanya. Atau kafein dapat menarik penyerbuk dengan memberi mereka buzz. “Penelitian yang diterbitkan dalam Science tahun lalu menunjukkan bahwa kafein menghuni penyerbuk. Itu semacam bertindak pada mereka dengan cara yang sama seperti yang terjadi pada kita — membuat mereka kembali untuk lebih, ”kata Albert.
Sementara jawaban untuk misteri yang sudah lama ini tidak ada dalam studi baru, itu dapat ditemukan sekarang bahwa kita memiliki genom tanaman yang terperinci. "Tidak akan mengejutkan saya jika ketiga teori ini benar sampai taraf tertentu, " kata Albert.
Bagaimana Kafein Berevolusi?
Ahli biologi telah mempertimbangkan dua rute genetik untuk produksi kafein, kata Albert. Satu gagasan adalah bahwa semua tanaman berbunga memiliki gen untuk memulai, dan hanya sedikit yang mulai menghasilkan kafein dengan sungguh-sungguh. Atau, biosintesis kafein berevolusi beberapa kali melalui jalur unik dalam kelompok tanaman yang jauh.
Studi genom mendukung skenario kedua itu. Analisis menunjukkan bahwa gen yang membuat kafein dalam kopi berbeda dari gen yang membuat senyawa dalam teh dan kakao. "Kopi dan teh bersama nenek moyang yang sama mungkin 100 juta tahun yang lalu, " kata Albert. “Kopi dan cokelat mungkin 120 juta tahun yang lalu. Jadi kita berbicara tentang tanaman yang telah dipisahkan sejak lama yang telah berevolusi secara mandiri dalam kapasitas untuk membuat kafein. ”
Tumbuhan memang membawa versi gen kafein yang sama, tetapi perubahan kecil telah memicu perbedaan besar dalam peran biologis mereka. “Gen-gen yang menyandikan enzim kafein dalam kopi memiliki kerabat dekat dalam cokelat, misalnya, tetapi dalam cokelat gen-gen itu tidak membuat kafein, mereka membuat sesuatu yang lain, ” kata Albert. "Ada area penelitian besar dalam kimia enzim perancang, di mana orang memodifikasi kelompok enzim dengan cara kecil agar mereka dapat menjalankan fungsi yang sama sekali baru, " tambahnya. "Jenis kimia perancang itu dilakukan secara tidak sengaja oleh tanaman penghasil kafein ini di alam."
Musang memakan buah kopi yang matang di sebuah perkebunan di Indonesia. (Tri Saputro / Demotix / Corbis) Apa Yang Memberi Kopi Rasa dan Aroma Yang Tak Tertahankan?
Tingginya kafein bukanlah satu-satunya atribut kecanduan kopi. Genom yang baru saja dijelaskan ini juga membuka asal-usul dari rasa dan aroma khusus yang membuat orang kembali lagi. "Studi kami menyoroti gen yang membuat senyawa alkaloid, yang dikenal sebagai rasa pahit, " kata Albert. “Kami menemukan kelompok lain dari enzim yang diperkaya yang membuat senyawa flavonoid, yang merupakan elemen rasa lain. Kami juga menyoroti gen yang terlibat dalam jalur asam lemak, jadi kami telah mengidentifikasi berbagai aspek genetik aroma dan rasa. ”
Mencari tahu gen mana yang bertanggung jawab untuk rasa atau aroma yang paling diinginkan dapat memungkinkan untuk menghasilkan kopi yang menghasilkan lebih banyak dari apa yang kita sukai melalui pemuliaan selektif atau rekayasa genetika.
Bisakah Kita Membuat Kopi Lebih Sehat?
Beberapa senyawa kopi, seperti peminum yang suka stres, memiliki karakteristik yang meningkatkan kesehatan manusia, seperti antioksidan yang konon melindungi sel dari kerusakan. Pekerjaan terbaru bahkan menunjukkan kafein dalam kopi membantu orang mempertahankan ingatan baru. Tetapi komponen kopi lainnya kurang sehat atau bahkan karsinogenik ringan. (Setidaknya itu mitos bahwa kopi menghambat pertumbuhan Anda.)
Semua bahan kimia yang sangat rumit ini dapat diterangi oleh analisis genom, yang dapat memberikan dasar bagi pengembangbiakan atau strategi manipulasi genetik untuk memaksimalkan kebaikan dan meminimalkan kerusakan yang ditemukan dalam minuman tersebut. "Apa pun yang diketahui tentang kopi dan minat dapat ditargetkan secara genetik, " kata Albert.
Bisakah Kopi Bertahan dari Perubahan Iklim?
Tanaman kopi yang dibudidayakan lahir di Ethiopia, dan Afrika tetap menjadi pusat keanekaragaman kopi. Saat ini tanaman tersebut juga merupakan tanaman komersial utama di Brasil, Vietnam, Indonesia, dan Kolombia. Tetapi produksi dunia ini bergantung pada varietas dengan keanekaragaman yang relatif rendah, yang membuatnya rentan terhadap ancaman seperti penyakit, hama, dan perubahan iklim.
Dani Zamir dari Hebrew University of Jerusalem berharap genom itu dapat digunakan untuk mendorong pengembangbiakan kopi dan menjaga tanaman populer tetap berkembang. "Kunci untuk memastikan bahwa kopi dapat bertahan hidup sebagai tanaman yang terjangkau terletak pada variasi genetik yang ditemukan pada spesies Afrika, " tulis Zamir dalam artikel perspektif yang menyertai penelitian ini. Dibandingkan dengan banyak tanaman, kopi memiliki gen ketahanan patogen yang sangat spesifik, genom menunjukkan, mungkin mengungkapkan target taktis untuk perjuangan pertanian untuk mempertahankan tanaman yang sehat.
Namun survei terbaru di Ethiopia menemukan apa yang disebut Zamir sebagai “tingkat erosi genetik gen yang mengkhawatirkan akibat penggundulan hutan yang digabungkan dengan upaya konservasi yang tidak memadai.” Ia menyerukan penggunaan genom yang baru diurutkan sebagai alat untuk memantau dan mengurangi ancaman ini dengan memacu. proyek pemuliaan yang dibantu genomik di negara-negara pengekspor kopi — dengan demikian memastikan masa depan yang mencakup kacang berkualitas tinggi untuk penggilingan harian dunia.
