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segunda-feira, 18 de abril de 2022

Gosta de café? A biologia evolutiva explica o motivo

A cada segundo, 26.000 xícaras de café são consumidas globalmente. São mais de 93 milhões de xícaras por hora, ou seja,  espantosos 2 bilhões de xícaras por dia! É a segunda bebida mais consumida do planeta, depois da água! 

Por que o café é a bebida mais popular na Terra? 

Bem, pode ter algo a ver com a bela cafeína que ele contém, a substância psicoativa mais popular do mundo. Tão interessante quanto esses dados, é a biologia evolutiva da planta, que nos mostra de onde surgiu a cafeína e como a planta consegue, por meio dessa substância, espantar inimigos ou atrair aliados, incluindo nós humanos. 

(Créditos: Marina Keremkhanova/Shutterstock)

A cafeína é um alcalóide xantino cristalino que atua como estimulante do sistema nervoso central e do metabolismo. Ou, em outras palavras, é um composto amargo que faz você se sentir alerta e lhe dá energia. Em média, consumimos 300 miligramas dele por dia, em grande parte no café. Outras fontes populares de cafeína incluem chá, chocolate e mate (um chá tradicional sul-americano feito a partir da planta erva-mate). Os grãos de café são produzidos por cerca de 120 espécies de planta de café do gênero Coffea, embora a maioria do café no mercado seja proveniente do Coffea arabica (café Arábica) ou Coffea canephora (café Robusta).



O processo bioquímico que eventualmente produz cafeína começa com um composto chamado xantosina. A xantosina é então alterada através de uma série de reações enzimáticas, que adicionam ou removem grupos de átomos e alteram a estrutura da molécula, convertendo-a finalmente em teobromina e, em seguida, em cafeína. As enzimas envolvidas pertencem a um grupo de enzimas chamadas N-metiltransferases, o que significa que elas são responsáveis pela adição e remoção de grupos metilo de outros compostos, como a xantosina. Elas são encontradas em todas as plantas, e constroem uma variedade de compostos. Muitas dessas moléculas servem como armas contra os inimigos das plantas. Às vezes, essas armas acabam se revelando valiosas para nós. O ácido salicílico, descoberto pela primeira vez em salgueiros, tornou-se a base da aspirina, por exemplo.

Evolução do grão de café

Durante a evolução da planta do café, uma mutação no gene para uma N-metiltransferase permitiu que ela interagisse com e modificasse a xantosina. Ao longo do tempo evolutivo, este gene foi acidentalmente duplicado (através de outra mutação), e as novas versões duplicadas foram capazes de sofrer mutações e evoluir ainda mais para outras formas. As duplicações repetidas acabaram produzindo uma família de 23 N-metiltransferases diferentes, especializadas na produção de cafeína.

O processo pode parecer extraordinariamente complexo, mas um estudo do genoma sequenciado completo do café ofereceu uma visão detalhada de como ele evoluiu.

Este processo ocorreu mais de uma vez na história evolutiva; embora a cafeína em grãos de cacau (chocolate: Theobroma cacao) e o chá (Camellia sinensis) também sejam produzidos por N-metiltransferases, estes genes evoluíram suas capacidades de produção de cafeína separadamente, em um exemplo de evolução convergente. Pesquisadores também encontraram sinais de seleção natural positiva recente nestes genes no café, que não foi encontrada em N-metiltransferases similares no chá ou no chocolate. 

Há muitos exemplos de evolução convergente na natureza, tais como vôo em aves e morcegos, ecolocalização em morcegos e baleias, barbatanas em baleias e golfinhos, e assim por diante, e as pesquisas sugerem que a evolução convergente de metabólitos vegetais como a cafeína pode ser surpreendentemente comum. Quando a evolução converge repetidamente sobre a mesma característica complexa, sugere que é uma adaptação muito útil, e a cafeína desempenha um papel importante tanto na guerra defensiva quanto na ofensiva com os inimigos da planta do café, além de ajudar a atrair aliados.

Guerra Bioquímica

Quando as folhas de café morrem, elas caem no chão e contaminam o solo com cafeína, impedindo a germinação de outras plantas (concorrência potencial). Além disso, enquanto as folhas ainda estão presas à planta, a cafeína dentro delas está protegendo a planta de ser comida por insetos. Como a cafeína é extremamente tóxica em altas doses, os insetos têm desenvolvido receptores de sabor que lhes dizem para evitar comer alimentos que a contenham. 

No entanto, a cafeína tem outra característica. Embora seja tóxica em altas doses, como viemos a descobrir, é bastante agradável em pequenas doses. 

As plantas de café produzem néctar para atrair insetos e outros animais para polinizar suas flores, e acrescentando apenas uma pitada de cafeína ao seu néctar, o cafeeiro é capaz de tornar o processo ainda mais atraente aos insetos. Descobriu-se que a cafeína melhora a formação da memória dos insetos, tornando-os mais capazes de se lembrar das flores do cafeeiro e visitar flores semelhantes no futuro. Assim, o cafeeiro utiliza a cafeína para manipular o comportamento de outros animais, tanto amigos como inimigos.

Graças à cafeína, o a planta pode manipular os insetos, atraindo os benéficos e afastando os não desejados.

Embora não deliberadamente, as plantas de café estão jogando exatamente o mesmo truque em nós - os efeitos positivos de pequenas doses de cafeína (maior alerta, melhor desempenho da tarefa, tempo de reação mais rápido, memória melhorada) que são úteis para atrair os polinizadores também são apreciados pelos humanos toda vez que tomamos uma xícara de café. Estes efeitos nos fazem voltar à planta do café, uma e outra vez, assim como os insetos polinizadores fazem. A cafeína é altamente viciante, afinal de contas.


Fontes:
1, 2, 3, 4


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