- Araştırma, dünyanın en popüler kahve türü olan Arabica kahvesinin son bin yıldaki ısınma ve soğuma döngüleri boyunca soyağacının izini sürüyor.
- Gelecekteki iklim değişikliklerine karşı daha dayanıklı kahve bitkileri yetiştirmenin sırrı, bu bitkilerin kadim geçmişinde yatıyor olabilir.
Buffalo Üniversitesi liderliğindeki araştırmacılar, dünyanın en popüler kahve türü olan Arabica kahvesinin en yüksek kalitede referans genomu olarak tanımladıkları genomu geliştirdiler. Bu yeni genom, kahvenin kıtalar arasındaki mirasına ilişkin binlerce yıllık sırları açığa çıkarıyor.
Yakın zamanda Nature Genetics’te yayınlanan bulgular, Coffea Arabica’nın 600.000 yıldan daha uzun bir süre önce Etiyopya ormanlarında diğer iki kahve türü arasında doğal çiftleşme yoluyla geliştiğini gösteriyor. Araştırmaya göre Arabica’nın nüfusu, binlerce yıl boyunca Dünya’nın ısınma ve soğuma dönemleri boyunca azalıp çoğaldı ve sonunda Etiyopya ve Yemen’de yetiştirilmeye başlandı ve ardından tüm dünyaya yayıldı.
Çalışmanın eş yazarı, UB Fen Edebiyat Fakültesi Biyolojik Bilimler Bölümü’nde Empire Innovation Profesörü olan Victor Albert, “Zamanda geriye gidip Arabica’nın uzun geçmişinin mümkün olan en doğru resmini çizmek ve modern kültür çeşitlerinin birbirleriyle nasıl ilişkili olduğunu belirlemek için bugün yaşayan bitkilerdeki genomik bilgileri kullandık” diyor.
Arabica çok değerli fakat çok hassas bir tür
Starbucks gibi kahve devleri her gün servis ettikleri milyonlarca fincan kahveyi hazırlamak için yalnızca Arabica bitkisinden elde edilen çekirdekleri kullanmakta, ancak kısmen küçük popülasyon boyutundan kaynaklanan düşük genetik çeşitlilik nedeniyle Arabica birçok zararlıya ve hastalığa karşı hassas ve dünyada yalnızca patojen tehditlerinin daha düşük ve iklim koşullarının daha elverişli olduğu birkaç yerde yetiştirilebilir.
Albert, “Günümüz çeşitlerinin kökenlerinin ve ıslah geçmişlerinin ayrıntılı bir şekilde anlaşılması, iklim değişikliğine daha iyi adapte olmuş yeni Arabica çeşitlerinin geliştirilmesi için çok önemli” diyor.
Ekip, en son DNA dizileme teknolojisi ve gelişmiş veri bilimi kullanılarak elde edilen yeni referans genomlarından 39 Arabica çeşidini ve hatta İsveçli doğa bilimci Carl Linnaeus’un türleri adlandırmak için kullandığı 18. yüzyıldan kalma bir örneği dizileyebildi.
Referans genom artık kamuya açık bir dijital veri tabanında mevcut.
Çalışmanın eş liderlerinden Nestlé Research’te genomik alanında kıdemli uzman olan Patrick Descombes, “Arabica kahvesi için başka halka açık referanslar olsa da, ekibimizin çalışmasının kalitesi son derece yüksek. Bugüne kadarki en gelişmiş, eksiksiz ve sürekli Arabica referans genomunu oluşturmak için uzun ve kısa okumalı yüksek verimli DNA dizilimi de dahil olmak üzere son teknoloji genomik yaklaşımları kullandık.” diyor.
İnsanlığın en sevdiği kahve insanların yardımı olmadan evrimleşti
Arabica, dünyadaki toplam kahve ürünlerinin yaklaşık %60’ının kaynağı ve tohumları milyonlarca kişinin güne başlamasına ya da geç saatlere kadar uyumamasına yardımcı oluyor. Bununla birlikte, onu ortaya çıkaran ilk melezleme, insanların herhangi bir müdahalesi olmadan yapıldı.
Arabica, Coffea canephora ve Coffea eugenioides arasında doğal bir melezleşme olarak oluşmuş ve bunun üzerine her ebeveynden iki kromozom seti almış. Bilim insanları bu allopoliploidizasyon olayının tam olarak ne zaman ve nerede gerçekleştiğini belirlemekte zorlanmışlar; tahminler 10.000 ila 1 milyon yıl önce arasında değişmekte.
Orijinal olaya dair kanıt bulmak için UB araştırmacıları ve ortakları, çeşitli Arabica genomlarını bir hesaplamalı modelleme programından geçirerek türün kuruluşuna dair imzalar aradı.
Modeller, Arabica’nın tarihi boyunca üç nüfus darboğazı olduğunu ve en eskisinin yaklaşık 29.000 nesil – ya da 610.000 yıl – önce gerçekleştiğini gösteriyor. Araştırmacılar, bu durumun Arabica’nın 610.000 ila 1 milyon yıl önce oluştuğunu gösterdiğini söylüyor.
Albert, “Başka bir deyişle, Arabica’yı yaratan melezleme insanların yaptığı bir şey değildi,” diyor ve ekliyor “Bu poliploidi olayının modern insanlardan ve kahve yetiştiriciliğinden önce gerçekleştiği oldukça açık.”
Kahve yetiştiriciliğinin anavatanı Yemen
Kahve bitkilerinin uzun zamandır Etiyopya’da geliştiği düşünülüyordu, ancak ekibin Güneydoğu Afrika’dan Asya’ya uzanan Büyük Rift Vadisi çevresinde topladığı çeşitler net bir coğrafi bölünme gösterdi. İncelenen yabani çeşitlerin tümü batı yakasından kaynaklanırken, ekili çeşitlerin tümü Afrika ve Yemen’i ayıran Bab al-Mandab boğazına en yakın doğu yakasından kaynaklanmış.
Bu da kahve yetiştiriciliğinin esas olarak 15. yüzyıl civarında Yemen’de başlamış olabileceğine dair kanıtlarla örtüşmekte. Hintli keşiş Baba Budan’ın efsanevi “yedi tohumu” 1600 civarında Yemen’den kaçırarak Hint Arabica çeşitlerini oluşturduğuna ve kahvenin bugünkü küresel erişimine zemin hazırladığına inanılıyor.
Descombes, “Görünüşe göre Yemen kahvesi çeşitliliği, mevcut tüm büyük çeşitlerin kurucusu olabilir. Kahve, mısır ya da buğday gibi yeni çeşitler yaratmak için yoğun bir şekilde melezlenmiş bir ürün değil. İnsanlar çoğunlukla beğendikleri bir çeşidi seçmiş ve sonra onu yetiştirmişlerdir. Dolayısıyla bugün sahip olduğumuz çeşitler muhtemelen uzun zamandır var.” diyor.
İklim Arabica’nın yayılmasını nasıl etkiledi?
Doğu Afrika’nın jeoiklimsel tarihi, insan kökenleri üzerine yapılan araştırmalar nedeniyle iyi belgelenmiş, bu nedenle araştırmacılar iklim olaylarını yabani ve ekili Arabica popülasyonlarının zaman içinde nasıl dalgalandığı ile karşılaştırabilmiş durumda.
Modelleme, 20-100.000 yıl önce uzun bir düşük nüfus dönemine işaret ediyor ki bu da kabaca 40-70.000 yıl önce bölgeyi vurduğuna inanılan uzun bir kuraklık ve daha soğuk bir iklimle aynı döneme denk geliyor. Nüfus daha sonra, büyüme koşullarının muhtemelen daha faydalı olduğu yaklaşık 6-15.000 yıl önceki Afrika nemli döneminde arttı.
Aynı dönemde, yaklaşık 30.000 yıl önce, yabani çeşitler ve sonunda insanlar tarafından yetiştirilecek olan çeşitler birbirinden ayrıldı.
Singapur’daki Nanyang Teknoloji Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan ve çalışmanın bir diğer ortak yazarı Jarkko Salojärvi, “Çoğalarak artıyorlardı, ancak muhtemelen Afrika nemli döneminin sonu ve 8.000 ila 9.000 yıl önce yükselen deniz seviyeleri nedeniyle boğazın genişlemesi civarında durdular” diyor.
Düşük genetik çeşitlilik Arabica’yı tehdit ediyor
Ekili Arabica’nın etkin popülasyon büyüklüğünün sadece 10.000 ila 50.000 kadar olduğu tahmin edilmekte. Düşük genetik çeşitliliği, monokültür Cavendish muzu gibi, yılda 1-2 milyar dolar kayba neden olan kahve yaprağı pası gibi patojenler tarafından tamamen yok edilebileceği anlamına gelmekte.
Referans genom, Arabica çeşitlerinin bir hattının hastalığa karşı nasıl güçlü bir direnç elde ettiğine daha fazla ışık tutabildi.
Başka bir kahve çeşidi Güneydoğu Asya’da Arabica ve ebeveynlerinden biri olan Coffea canephora arasında spontane bir melez olarak oluşmuş. Robusta olarak da bilinen ve öncelikle Nescafe gibi markalarca hazır kahve için kullanılan bu tür, Arabica’ya göre hastalıklara karşı daha dayanıklı.
2014’te Robusta genomunun dizilenmesine de liderlik eden Albert, “Böylece Robusta, Arabica ile melezlendiğinde, patojen savunma genlerinin bir kısmını da beraberinde getirdi” diyor. Albert ve ortaklarının mevcut çalışması, Robusta genomunun oldukça geliştirilmiş bir versiyonunun yanı sıra Arabica’nın diğer ata türü Coffea eugenioides’in yeni dizilimini de sunuyor.
