Yerba mate od wieków stanowi nieodłączny element kultury Ameryki Południowej. Zespół naukowców, kierowany przez Uniwersytet w Buenos Aires, przy współpracy z Europejskim Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) w Hamburgu oraz instytucjami z Argentyny, Brazylii i Stanów Zjednoczonych, przeanalizował genom yerba mate, odkrywając fascynujące szczegóły na temat jej biochemii.
Czytaj też: Czy kawa na pewno jest zdrowa? Odpowiedź mamy w genach
Dr Federico Vignale, główny autor badania z EMBL Hamburg, mówi:
Odkryłem, że przodek yerba mate podwoił swój genom około 50 milionów lat temu. To zdarzenie mogło być kluczowe dla ewolucji metabolicznej tej rośliny, pozwalając jej syntetyzować szeroki wachlarz związków bioaktywnych, takich jak flawonoidy, fenole i ksantyny, które mają właściwości antyoksydacyjne, przeciwcukrzycowe i pobudzające układ nerwowy. Spośród tych wszystkich związków, moją największą uwagę przyciągnęła kofeina.
Kofeina w yerba mate i kawie różnią się od siebie
Yerba mate to napój przygotowywany z liści ostrokrzewu paragwajskiego (Ilex paraguariensis), rośliny rosnącej w Ameryce Południowej. Jest szczególnie popularny w Argentynie, Brazylii, Paragwaju i Urugwaju, gdzie stanowi ważny element kultury. Yerba mate zawiera kofeinę, teobrominę oraz liczne antyoksydanty, dzięki czemu działa pobudzająco, poprawia koncentrację i wspomaga metabolizm. Tradycyjnie pije się ją z tykwy przy użyciu metalowej rurki zwanej bombillą, a jej charakterystyczny, gorzkawy smak można modyfikować dodatkami, takimi jak cytrusy czy zioła.
Czytaj też: Herbata dwa razy razy dziennie lub częściej? Wcale nie musi być zielona…
Naukowcy odkryli, że kofeina w yerba mate i kawie powstaje w wyniku różnych ścieżek metabolicznych. Oznacza to, że rośliny te niezależnie od siebie wykształciły zdolność do produkcji kofeiny, co sugeruje, że substancja ta pełni istotną funkcję w przetrwaniu roślin. Uczeni zrozumieli, że geny odpowiedzialne za biosyntezę kofeiny w tych roślinach nie mają wspólnego przodka, więc ich ewolucja przebiegała w sposób konwergentny.
Równoległa ewolucja kofeiny w różnych gatunkach sugeruje, że substancja ta mogła pełnić rolę mechanizmu obronnego, chroniąc rośliny przed szkodnikami lub przyciągając zapylacze. Analizy bioinformatyczne i eksperymentalne pozwoliły również określić, które ścieżki metaboliczne odpowiadają za specyfikę syntezy kofeiny w yerba mate.
Jednym z najważniejszych wniosków płynących z tych badań jest możliwość praktycznego wykorzystania tej wiedzy w przyszłości. Sekwencjonowanie genomu yerba mate może umożliwić tworzenie nowych odmian tej rośliny, które będą miały zmienione właściwości – od odmian o obniżonej zawartości kofeiny po te lepiej przystosowane do zmieniających się warunków klimatycznych.
Dr Adrián Turjanski z IQUIBICEN, kierownik projektu, wyjaśnia:
Po poznaniu genomu można świadomie modyfikować roślinę. Można wyhodować odmianę bogatszą w określone składniki, stworzyć yerba mate bezkofeinową lub dostosowaną do innych warunków środowiskowych, co mogłoby rozszerzyć jej uprawy poza tradycyjne rejony Ameryki Południowej.
Odkrycia te mogą mieć szerokie zastosowanie nie tylko dla naukowców, ale także dla przemysłu spożywczego. Możliwość manipulowania składem biochemicznym rośliny może prowadzić do powstania nowych produktów na rynku, które spełnią potrzeby konsumentów szukających napoju o konkretnych właściwościach.
Dla Federico Vignale, praca nad genomem yerba mate była nie tylko wyzwaniem naukowym, ale także osobistym:
Yerba mate to coś więcej niż napój – to symbol kultury mojego kraju, Argentyny. Towarzyszy nam w codziennym życiu, łączy ludzi, jest obecna przy każdej ważnej okazji. Dlatego nie wahałem się ani chwili, by podjąć się tego wyzwania. Sekwencjonowanie genomu yerba mate było dla mnie jak sekwencjonowanie genomu Messiego.
Badania, opublikowane w eLife, były wspierane przez projekt CABANA, finansowany przez brytyjski UKRI Global Challenges Research Fund, którego celem jest wzmacnianie potencjału bioinformatycznego w Ameryce Łacińskiej. W ramach tego projektu Vignale zdobył umiejętności, które pozwoliły mu przeprowadzić te badania, a także uzyskał niezbędne finansowanie na ich realizację.
