Международная группа ученых создала эталонный геном высочайшего качества самого популярного в мире вида кофе — кофе арабика (Coffea arabica). Их результаты показывают, что этот вид появился более 600 000 лет назад в лесах Эфиопии в результате естественного спаривания двух других видов кофе: Coffea eugenioides и кофе робуста (Coffea canephora).
Ботаники насчитывают 124 вида растений из рода кофе (Coffea). Они распространены в горных тропических лесах Азии и Африки. Обычно это невысокие деревья или крупные кустарники. Мировое производство кофе обеспечивают два окультуренных вида: кофе конголезский, или робуста (Coffea canephora), и кофе аравийский, или арабика (Coffea arabica). Третье место по распространенности, значительно уступая арабике и робусте, занимает либерийский кофе (Coffea liberica). Также в совсем небольших количествах выращиваются кофе бенгальский (Coffea benghalensis) и кофе камерунский (Coffea charrieriana). Арабика является источником примерно 60 % мирового производства кофе.
«Мы использовали геномную информацию о живых сегодня растениях, чтобы вернуться в прошлое и нарисовать максимально точную картину долгой истории арабики, а также определить, как современные культивируемые сорта связаны друг с другом», — сказал профессор Университета Буффало Виктор Альберт (Victor Albert). Благодаря новому эталонному геному, полученному с использованием передовой технологии секвенирования ДНК и передовых методов анализа данных, профессор Альберт и его коллеги смогли секвенировать геномы еще 39 сортов арабики и даже образец XVIII века, который шведский натуралист Карл Линней использовал при описании этого вида. «Мы применили самые современные подходы в геномике, включая высокопроизводительное секвенирование ДНК с длинным и коротким считыванием, чтобы создать самый передовой, полный и непрерывный эталонный геном арабики на сегодняшний день», — говорит Патрик Декомб из Nestlé Research.
Coffea arabica образовалась в результате естественной гибридизации Coffea canephora и Coffea eugenioides, в результате которой по два набора хромосом от каждого родительского вида. Ученым было трудно точно определить, когда и где произошло это событие: оценки варьируются от 10 000 до 1 миллиона лет назад. Для ответа на этот вопрос исследователи прогнали различные геномы арабики через программу компьютерного моделирования. Они определили три узких места в истории вида, когда его численность резко падала. Самое старое из этих событий произошло 29 000 поколений, или 610 000 лет назад. Значит, вид возник раньше, от 1 миллиона до 610 тысяч лет назад. «Другими словами, скрещивание, которое привело к созданию арабики, не было делом рук людей. Совершенно очевидно, что это явление полиплоидии предшествовало появлению современных людей и выращиванию кофе», — говорит профессор Альберт.
Геоклиматическая история Восточной Африки хорошо документирована благодаря исследованиям происхождения человека, поэтому ученые могут сопоставить климатические явления с тем, как численность дикой и культивируемой арабики менялась с течением времени. Моделирование показывает длительный период низкой численности между 20 000 и 100 000 лет назад, что примерно совпадает с продолжительной засухой и более прохладным климатом, которые, как полагают, поразили регион между 40 000 и 70 000 лет назад. Затем численность увеличилась во время влажного периода в Африке, около 6000–15 000 лет назад, когда условия роста, вероятно, были более благоприятными. В это же время, около 30 000 лет назад, дикие сорта и сорта, которые в конечном итоге стали культивироваться людьми, отделились друг от друга.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics.
