Bütün Arabica Kahveleri Genetik Olarak Benzer Olmasına Rağmen Tatları Nasıl Bu Kadar Farklı Olabiliyor?

Tek kökenli (İng: "single-origin") Kolombiya kahve çekirdeği hasadı, Etiyopya'dan gelen bir parti kahve ile aynı şekilde kavrulmuş ve öğütülmüş olsa bile, bir kahve uzmanı farkı anlayabilir. Ancak yapılan bir araştırma; dünyanın dört bir yanından gelen kahve çeşitlerinin, aroma notalarındaki ve diğer özelliklerindeki farklılıkların, tekil genlerdeki çeşitlilikten kaynaklanmadığını ortaya koydu. Daha ziyade farklılıklar; kromozomların toplu olarak değiştirilmesi, silinmesi ve yeniden düzenlenmesinin bir sonucu gibi görünüyor.

Coffea arabica türünün şimdiye kadar yapılmış en eksiksiz genom dizilimi, DNA iplikçiklerindeki "harflerin" çeşitler arasında çok az fark gösterdiğini ortaya koydu. İtalya'da bulunan Udine Üniversitesinden bitki genetikçisi ve çalışmanın yazarlarından olan Michele Morgantane, konu hakkında şunları söylüyor:

Tek nükleotid varyasyonlarına bakacak olursanız, seviyelerin diğer türlere kıyasla 10 ila 100 kat daha düşük olduğunu görürsünüz.

Morgante ve ekibi, yüz binlerce baz çifti uzunluğundaki DNA iplikçiklerini kesintisiz ve önceki teknolojilere kıyasla daha yüksek doğrulukla okuyabilen yeni nesil dizileme teknolojisini kullandı. Çalışmanın sonuçları 23 Ocak 2024 tarihinde Nature Communications dergisinde yayımlandı.^[1] Morgante konu hakkında şöyle diyor:

Bu tür teknolojiler sayesinde genomu bir araya getirmek çok daha kolay hale geliyor ve daha önce erişilemeyen bölgeleri de bir araya getirebiliyorsunuz.

Kahvenin İçinde Ne Var?

Kahvenin genetik yapısı önemsiz bir konu değildir. 2022 ve 2023 yıllarında 10 milyon ton kahve yetiştirilmiş ve satılmıştır. İçtiğimiz kahveler iki tür kahveden gelmektedir. Bunlar, Robusta adıyla da bilinen Coffea canephora ve Arabica adıyla bilinen Coffea arabica'dır. Demleme yapmak için çoğu durumda iki türün çekirdekleri karıştırılır. Fakat tek bir türün çekirdekleri de kavrulup karıştırılmadan satılmaktadır. Genel olarak Arabica çekirdekleri, satılan tüm kahvelerin yaklaşık %56 kadarını oluşturmaktadır.

Canlı organizmalarda genetik çeşitliliğin çoğu diğer türlerle melezleşmeden kaynaklanır. Ancak, Coffea arabica için bu nispeten nadir bir olaydır. Bunun sebebi türün; poliploitlik adı verilen, her bir kromozomunun ikiden fazla kopyasına sahip olmasıdır. Coffea canephora her kromozomun iki kopyasına sahiptir (yani diploittir), ancak Coffea arabica ikiden fazla kopya içerir. Bu da Arabica'nın diğer türlerle melezleşmesini çok daha zor hale getirmektedir.

Sonuç olarak; Coffea arabica'nın tek nükleotid varyasyonunun ana kaynağı, zaman içinde sabit bir oranda meydana gelen mutasyondur. Bununla birlikte tür, aynı zamanda nispeten gençtir. Son 50.000 yıl içerisinde Robusta ve yaygın olarak yetiştirilmeyen bir kahve türü olan Coffea eugenioides, melezi olarak oluşmuştur. Morgante konu hakkında şunları söylüyor:

Temelde hiçbir çeşitliliği olmayan tek bir bitikten tüm türleri oluşturuyorsunuz. Sonradan sahip olduğunuz varyasyon, sadece başlangıçtaki türden bu yana meydana gelen yeni mutasyonlardan ibarettir.

Medrano buna rağmen; Arabica kahve bitkisinin fiziksel özelliklerinde, çekirdeklerdeki farklı lezzet profillerinde ve hastalık dirençlerinde önemli ölçüde çeşitlilik bulunduğunu söylüyor. Medrano söylediklerine şunları ekliyor:

Her zaman DNA düzeyinde düşük değişkenlikten bahsediyoruz. Fakat yapısal düzeyde, koromozomal düzeyde, delesyonlar (DNA'dan baz çıkarılması) ve insersiyonlar (DNA'ya baz ilavesi) düzeyinde de değişkenlik bulunuyor.

Çalışma, özellikle Bourbon adı verilen bir Coffea arabica türünün bir çeşidinde önemli kromozomal yeniden düzenlemelere dair kanıtlar buldu. Kromozom parçalarının eksik olduğu (bazı durumlarda büyük parçalar) ve hatta tüm kromozomların bulunmadığı delesyonlar vardı.

Değerli Bir Kaynak

Addis Ababa Üniversitesi Biyoteknoloji Enstitüsünde bitki genetikçisi olan Kassahun Tesfaye, çalışmanın Coffea arabica'nın fenotipik varyasyonuna ışık tutmanın yanı sıra; dizilenen genomun, özellikle hastalık ve iklim değişikliğinin kahvenin sürdürülebilirliğine meydan okuması dolayısıyla kahve yetiştiricilerine değerli bir kaynak olacağını söylüyor. Tesfaye konu hakkında şöyle diyor:

Genomun derinlemesine anlaşılması, temelde mahsulün nasıl evrimleştiğini anlamamıza ve aynı zamanda kahvenin genomlarını ebeveynleriyle aynı doğrultuda anlamamıza yardımcı olacaktır.

Tesfaye bu çalışmanın aynı zamanda, kahve pası (İng: "coffee rust") adı verilen Hemileia vastatrix türü mantara karşı direnç oluşturmaya yönelik çalışmalara yardımcı olabileceğini söylüyor. Ayrıca, kafein seviyeleri gibi olumlu özellikleri seçmek için kahve ıslah programlarına da (hatta muhtemelen genetik modifikasyona da) bilgi sağlayabileceğini söylüyor. Şimdi yapılması gereken şey, genomla ilgili bu bilgileri kahve yetiştiricileri için pratik sonuçlara dönüştürmek. Tesfaye konu hakkında şunları söylüyor:

Çoğunlukla gelişmekte olan ülkelerdeki yetiştiricileri; düşük kafein elde etmek, belirli hastalıklara karşı direnç sağlamak ve yüksek verimlilik elde etmek için yetiştirecek araçlarla donatmamız gerekiyor.