Koffieplant maakt cafeïne tegen de insecten

De koffieplant produceert veel verschillende stoffen die hem tegen vraat beschermen. Wij vinden die stoffen lekker.

Koffiebessen. foto thinkstock

De koffieplant heeft ruim 25.000 genen – 5.000 meer dan de mens – en 23 ervan zijn gereserveerd voor de laatste drie reactiestappen die de plant nodig heeft om cafeïne te maken.

Cafeïne is wereldwijd de meest gebruikte verslavende, psycho-actieve drug. Ongetwijfeld is die stof er verantwoordelijk voor dat er per minuut wereldwijd ruim 1,5 miljoen kopjes koffie worden volgeschonken.

Het plantengeslacht Coffea heeft meer dan 124 soorten, maar de koffie die wij drinken komt van bonen van maar twee plantensoorten: Coffea arabica en Coffea canephora, die ook wel Coffea robusta heet. Ze leveren de twee belangrijkste stoorten koffie: arabica en robusta.

Robusta smaakt wat bitterder, is wat makkelijker te telen en is goedkoper. De arabicasoorten smaken subtieler. De meeste koffies zijn mengsels van robusta en arabica, door de branders zo samengesteld dat een merk koffie steeds ongeveer dezelfde smaak houdt. Een grote groep met overwegend Franse onderzoekers heeft vrijdag in Science de genen van C. canephora beschreven, dus van de robusta-koffie.

Koffiesmaken ontstaan door moleculen in de koffie die bij mensen een smaaksensatie teweegbrengen. De koffieplant bouwt die moleculen met enzymen op uit kleinere moleculen. Het sjabloon voor enzymen ligt vast in genen. Daardoor is aan de genen te zien wat de koffieplant kan maken.

De hoofdgroepen van smaakgevende moleculen zijn bekend als flavonoïden, isoflavonen en alkaloïden. Aan de hoeveelheid genen die een plant voor de opbouw van deze smaakmoleculen heeft, is te zien hoe gespecialiseerd een plant is. De koffieplant beschikt over een uitgebreider arsenaal van deze smaakgenen dan de druif, de tomaat en het laboratoriumplantje Arabidopsis (de zandraket).

Die flavonoïden en isoflavonen waarderen wij om hun smaak of kleur of vanwege het idee dat die stoffen gezond zijn. Maar planten maken die stoffen nogal eens om zichzelf te beschermen tegen bacteriën, schimmels, insecten, wormen en virussen. Of tegen grazers. De koffieplant heeft 392 genen die beschermende eiwitten maken tegen al die aanvallen.

Waarom de koffieplant ooit cafeïne is gaan maken – voor ons vrijwel zonder smaak – staat niet helmaal vast. De plant maakt niet alleen cafeïne in zijn bloemen en zaden (de koffiebonen) maar ook in zijn bladeren. Het idee is dat cafeïne in het blad insecten weerhoudt van vraat. Maar er zijn ook onderzoekers die denken dat cafeïne niet alleen voor mensen maar ook voor bestuivende insecten verslavend is. Zodat ze vaak op koffiebloemen landen om nectar te zuigen.

Cafeïne remt in ieder geval de wortelgroei van jonge plantjes. En dat is, denken biologen, het nut van cafeïne in zaden. De ontkiemende koffieplant zou op die manier de groei van concurrerende planten onderdrukken, maar de volwassen plant remt ook zijn eigen groei.

De genetische variatie van koffieplanten is het grootst in het noordwesten van Afrika, waar de plant oorspronkelijk vandaan komt. Daarbuiten is de variatie juist heel klein, want bijvoorbeeld vrijwel alle arabica-koffieplanten die in Zuid-Amerika en Azië op plantages staan zijn afkomstig van een paar planten die in het begin van de 18de eeuw in de Amsterdamse Hortus groeiden.

Als alle genen van een plant (het genotype) bekend zijn, volgt een Pavlov-reactie van veredelaars: nu kunnen we de plant gericht veranderen. Dat valt in de praktijk hard tegen. „We eten fenotypes”, schrijft commentator Dani Zamir, een plantengeneticus van de universiteit van Jeruzalem, in Science. Een gebrek van alle artikelen met genetische planteninformatie is dat slecht is beschreven hoe die plant er in werkelijkheid uitziet. En wat zijn opbrengst is. Er zijn 3.000 rijstvarianten gesequenced, schrijft Zamir, maar wat hebben we daaraan „als de bijbehorende fenotypegegevens en vaak ook de zaden niet beschikbaar zijn door eigendomsrechten.”