Mają ją kawa, herbata i yerba mate. Już wiemy, po co roślinom kofeina

Kofeina to alkaloid purynowy, odkryty dopiero dwieście lat temu. Do czasu tego odkrycia, dokonanego w 1819 r. przez niemieckiego chemika Friedricha Rungego, nie zdawaliśmy sobie sprawy z jej istnienia i wpływu tego związku na organizmy ludzi, którzy spożywali rośliny albo napary z roślin zawierających tę substancję.

Jak sama nazwa wskazuje, kofeina wiąże się z kawą. Występuje w ziarnach kawowca i dlatego podawanie napoju ze zmielonych ziaren tej rośliny zrobiło w Europie i na świecie taką furorę.

To m.in. Polacy przysłużyli się popularyzacji kawy, gdy po bitwie pod Wiedniem w 1683 r. polski żołnierz Jerzy Kulczycki przejął od armii tureckiej jako łup worki z ziarnami zwanymi "paszą dla wielbłądów" i stworzył na ich bazie pierwsze kawiarnie w Wiedniu.

Kofeina wytwarzana przez kawowca ma na celu obronę rośliny przez zakusami owadów. Działa na nie paraliżująco, niekiedy wręcz zabójczo. To dlatego tak wiele kofeiny wytwarzają zwłaszcza młode pędy kawowca.

Dzisiaj wiemy jednak, że ta substancja spotykana jest także w innych roślinach, np. herbacie, ostrzokrzewie paragwajskim czy guaranie. Nazywa się ją wtedy inaczej (np. teiną czy mateiną), ale w gruncie rzeczy to jest to samo.

Badania argentyńskich naukowców przy udziale Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Hamburgu wykazały, że powstanie tej substancji w tak wielu różnych roślinach nie jest przypadkowe.

Ani herbata, ani ostrokrzew paragwajski, z którego wytwarza się yerba mate, nie są w żadnym stopniu spokrewnione z kawowcem. Kawowiec to krzew z rodziny marzanowatych wywodzący się z Afryki (zwłaszcza Etiopii), natomiast herbata, czy też kamelia, to roślina odrębnej rodziny, należącej do wrzosowców, a nie goryczkowców jak kawa.

Z kolei ostrokrzew paragwajski, z którego uzyskuje się yerba mate utożsamianą niekiedy z herbatą, ma jeszcze inne pochodzenie i kompletnie nie jest spokrewniony z pozostałymi roślinami. To spore niekiedy drzewo (nawet 15 metrów) należące do rodziny roślin rosnących głównie w strefie tropikalnej.

A jednak wszystkie te rośliny wytworzyły tę samą substancję obronną, z której korzystają także ludzie. Wszystkie posługują się kofeiną.

Naukowcy odkryli zduplikowany genom sprzed 50 mln lat i na tej bazie udało się ustalić, że przodkowie ostrokrzewu paragwajskiego mieli możliwość syntezy wielu związków bioaktywnych. I robili to, aby ochronić się przed atakami owadów. Takie było pierwotne zadanie związków kofeiny, które pojawiły się w roślinach. Biosynteza kofeiny w ostrokrzewie jest teraz możliwa do prześledzenia.

Okazuje się, że roślina sięgnęła po tę substancję niezależnie od kawowca i kamelii, ale dokładnie w tym samym celu. To kolejny przykład na działanie zjawiska konwergencji, która mówi, że różne organizmy w podobnych okolicznościach zaczynają zachowywać się czy wyglądać podobnie.

I tak było tutaj. Ostrokrzew paragwajski wytworzył kofeinę konwergentnie, niezależnie od kawy, a jednak na tej samej zasadzie i z tego samego powodu. Równoległy rozwój syntezy kofeiny w ostrokrzewie (yerba mate) i kawie według naukowców odgrywa ona kluczową rolę w przetrwaniu roślin.

Zmapowanie całego genomu ostrokrzewu paragwajskiego odpowiedzialnego za produkcję kofeiny to także przełom w uprawie tej rośliny, jakże ważnej dla mieszkańców Ameryki Południowej. Pozwoli na powstanie szczepów i odmian o kontrolowanej dawce kofeiny.