由來自法國，美國、意大利、加拿大、中國等國家20多家研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們組成的一個研究小組對咖啡樹進(jìn)行了最新的測序，揭示出一些幫助生成咖啡因的酶在咖啡樹、茶樹和可可樹（巧克力）中獨立進(jìn)化。

　　新測序的咖啡樹基因組揭示出了有關(guān)人類最好的化學(xué)朋友：咖啡因進(jìn)化的秘密

　　。完成這一項目的科學(xué)家們說，咖啡樹中一些基因的序列以及所在的位置表明，它們獨立于茶樹和可可樹中具有相似功能、也生成咖啡因的一些基因進(jìn)化而來。換句話說：咖啡并沒有從共同祖先那里繼承與咖啡因相關(guān)的基因，而是自身形成了這些基因。

　　這些研究結(jié)果發(fā)表在9月5日的《科學(xué)》（Science）雜志上。

　　為什么咖啡如此特別？

　　每天全世界要消耗超過22.5億杯咖啡，咖啡是許多熱帶國家主要的農(nóng)產(chǎn)品。根據(jù)國際咖啡組織估計，2013年生產(chǎn)了超過870萬噸的咖啡，在2009-2010年咖啡的出口收入達(dá)154億美元，2010年在52個國家該行業(yè)聘用人員接近2600萬人。

　　法國發(fā)展研究所(IRD)的Philippe Lashermes說：“對于每日早起的人來說咖啡的重要性不亞于它對全球經(jīng)濟(jì)的重要性。因此，對其進(jìn)行基因組測序是朝著改良咖啡邁出的重要一步。通過檢測咖啡基因組以及咖啡特異性的一些基因，我們能夠得到一些結(jié)論：是什么讓咖啡如此特別?！?

　　Lashermes，法國國家測序中心的基因組科學(xué)家Patrick Wincker和France Denoeud，以及布法羅大學(xué)的生物科學(xué)教授Victor Albert是這項研究的主要作者。

　　該研究團(tuán)隊構(gòu)建出了中粒咖啡（Coffea canephora）的高質(zhì)量基因組草圖。根據(jù)位于曼哈頓的國家咖啡協(xié)會的統(tǒng)計，中?？Х日际澜缈Х犬a(chǎn)量的30%。

　　接下來，科學(xué)家們檢測了咖啡的遺傳構(gòu)成與其他物種的不同之處。相比于包括葡萄、番茄等幾種植物物種，咖啡包含更大的與生物堿和黃酮類化合物生成相關(guān)的基因家族，它們導(dǎo)致了咖啡的一些特性如咖啡的香氣和咖啡豆的苦味。

　　咖啡中具有擴(kuò)增的N-甲基轉(zhuǎn)移酶，這類酶與咖啡因的生成相關(guān)。

　　通過更一步的探查，研究人員發(fā)現(xiàn)相比于茶和巧克力中的一些咖啡因酶，咖啡的咖啡因酶與咖啡樹中的其他一些基因具有更密切的關(guān)系。

　　這一研究發(fā)現(xiàn)表明，咖啡樹中的咖啡因生成是獨立進(jìn)化而來。如果這一性狀是從共同祖先繼承而來，物種之間的這些酶會更加的相似。

　　Albert說：“這一咖啡基因組幫助我們了解了咖啡的令人興奮之處——除了在清晨讓我清醒之外。通過檢測咖啡樹中擴(kuò)增的基因家族，以及咖啡和其他物種的基因組結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，我們了解了咖啡的獨立進(jìn)化信號通路，其中包括咖啡因的故事?！?

　　為什么咖啡因在自然中如此重要是另一個問題?？茖W(xué)家們認(rèn)為，這一化學(xué)物質(zhì)有可能幫助植物逐退了一些昆蟲或是阻礙競爭對手的生長。近期的一篇論文顯示，授粉者如人類可以養(yǎng)成喝咖啡的習(xí)慣。接觸過咖啡因生長植物的昆蟲往往會返回再嘗其味。

　　新的Science研究并沒有提供關(guān)于咖啡因進(jìn)化作用的新見解，但它支持了這一觀點：這種化合物是一種寶貴的財產(chǎn)。它也為更好地了解咖啡基因組結(jié)構(gòu)的進(jìn)化提供了機(jī)會。

　　Wincker 說：“結(jié)果表明，隨著進(jìn)化時間的推移，咖啡基因組并沒有和它的近親番茄和紅辣椒那樣三倍化。反而，它保持了與葡萄相似的結(jié)構(gòu)。就這一點而論，當(dāng)基因組中所有的基因在復(fù)制之時，一些特殊基因家族的擴(kuò)增更有可能驅(qū)動了咖啡基因組的進(jìn)化多樣性?！?

　　這一觀點與一些大型植物家族的認(rèn)識相反，其他一些研究人員提出高度的物種多樣性與全基因組的倍增或三倍化有關(guān)聯(lián)。

　　“咖啡屬于茜草科植物，茜草科包含大約1.3萬種物種，是世界被子植物中的第四大科；沒有發(fā)生基因組倍增，它似乎打破了基因組倍增與高度多樣性關(guān)聯(lián)的模式，”Denoeud說。