یربا ماته یکی از دمنوش‌های گیاهی محبوب در سراسر جهان است که به دلیل خواص انرژی‌بخشش در آمریکای جنوبی مورد علاقه قرار گرفته است. این گیاه چندمنظوره سرشار از ترکیبات زیست‌فعال است که به داشتن فواید متعدد برای سلامتی شناخته می‌شوند.
اخیراً، یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی موفق به دستیابی به یک دستاورد بزرگ شده است: آن‌ها ژنوم یربا ماته را به طور کامل نقشه‌برداری کردند. این مطالعه اطلاعات جدیدی درباره نحوه سنتز کافئین در این گیاه ارائه داده و راه‌های تازه‌ای را برای توسعه گونه‌های بهبودیافته باز کرده است.
تکامل کافئین در یربا ماته
این پروژه تحت هدایت دانشگاه بوئنوس آیرس و با همکاری آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی اروپا (EMBL) در هامبورگ و چندین مؤسسه دیگر در آرژانتین، برزیل و ایالات متحده انجام شد.
تحلیل ژنومی دانشمندان بینش‌های شگفت‌انگیزی درباره تاریخ تکاملی یربا ماته – به ویژه مسیر تولید کافئین در آن – ارائه کرد.
فدریکو وینیاله، نویسنده اصلی این مطالعه و پژوهشگر فوق دکترای EMBL هامبورگ، گفت:
“من کشف کردم که یکی از اجداد یربا ماته تقریباً ۵۰ میلیون سال پیش ژنوم خود را دو برابر کرده است.”
وی افزود:
“این تکرار ژنتیکی احتمالاً نقش کلیدی در تکامل پیچیدگی متابولیکی آن داشته و توانایی سنتز طیف وسیعی از ترکیبات زیست‌فعال را فراهم کرده است؛ از جمله ترپن‌ها، فلاونوئیدها، فنول‌ها و زانتین‌ها که به دلیل خواص آنتی‌اکسیدانی، ضد دیابتی و تحریک‌کننده سیستم عصبی شناخته می‌شوند. اما در میان همه این ترکیبات، علاقه من به کافئین متمرکز شد.”
هرچند کافئین در چندین گونه گیاهی غیرمرتبط مانند یربا ماته و قهوه ظاهر می‌شود، اما محققان دریافتند که ژن‌های مسئول تولید آن از یک منبع تکاملی مشترک سرچشمه نمی‌گیرند.
آدریان تورجانسکی، رهبر این پروژه و پژوهشگر مؤسسه شیمی زیستی در دانشکده علوم دقیق و طبیعی دانشگاه بوئنوس آیرس، توضیح داد:
“ما دریافتیم که ژن‌های مرتبط با سنتز کافئین از یک اجداد مشترک به وجود نیامده‌اند، بلکه از مسیرهای جداگانه‌ای تکامل یافته‌اند. یربا ماته و قهوه هر دو به طور مستقل مسیرهای تکاملی همگرا را برای سنتز کافئین طی کرده‌اند.”
به دلیل این تکامل مستقل، دانشمندان گمان می‌کنند که کافئین ممکن است نقش حفاظتی حیاتی داشته باشد و احتمالاً از این گیاهان در برابر حشرات یا تهدیدهای دیگر محافظت کند.
تحقیقات ساختاری، آزمایشگاهی و بیوانفورماتیکی عمیق تیم پژوهشی همچنین نشان داد که مسیر خاص سنتز کافئین در یربا ماته آن را از قهوه متمایز می‌کند.
بینش‌های ژنتیکی درباره یربا ماته
این پیشرفت ژنومی نه تنها گذشته یربا ماته را روشن کرده، بلکه افق جدیدی را برای بهینه‌سازی کشت آن گشوده است. با دسترسی به داده‌های دقیق ژنتیکی، پژوهشگران اکنون می‌توانند گونه‌های بدون کافئین، گیاهانی با ترکیبات مفید بیشتر برای سلامتی، یا نمونه‌هایی مقاوم‌تر برای رشد در شرایط متنوع آب‌وهوایی پرورش دهند.
تورجانسکی در این باره گفت:
“وقتی بتوانید ژنوم را بخوانید، می‌دانید که چگونه در گیاه مداخله کرده و آن را تغییر دهید. می‌توان یربا ماته‌ای غنی‌تر از نظر ترکیبات خاص، یا نمونه‌ای بدون کافئین پرورش داد، یا گونه‌ای که بهتر با شرایط مناطق دیگر سازگار باشد، و از این طریق، دامنه کشت آن را گسترش داد.”
این یافته‌ها پایه‌ای برای پژوهش‌های آینده فراهم کرده و به اصلاح‌گران گیاهان و متخصصان صنعت امکان می‌دهد تا یربا ماته را مطابق با ترجیحات مصرف‌کنندگان و نیازهای کشاورزی بهبود بخشند.
نماد فرهنگی
برای وینیاله، توالی‌یابی ژنوم یربا ماته صرفاً یک پروژه علمی نبود، بلکه ارتباطی عمیق با فرهنگ کشورش، آرژانتین، داشت.
وی بیان کرد:
“یربا ماته برای من نمادی از زیباترین بخش فرهنگ کشورم است؛ نوشیدنی‌ای که ما را متحد می‌کند، همراهمان است و در همه لحظات زندگی ما حضور دارد.”
“به همین دلیل، لحظه‌ای در پذیرفتن این چالش تردید نکردم. توالی‌یابی ژنوم یربا ماته برای من همان احساسی را داشت که انگار ژنوم مسی را تعیین می‌کنیم!”
همکاری در سطح بین‌المللی
این پروژه تحت نظارت دانشکده علوم دقیق و طبیعی دانشگاه بوئنوس آیرس، با همکاری پژوهشگرانی از ایالات متحده، اروپا و آمریکای جنوبی اجرا شد.
برای شفاف‌سازی مسیرهای مختلف سنتز کافئین در یربا ماته، آزمایشگاه زیست‌شناسی مولکولی اروپا (EMBL) در هامبورگ با مدل‌سازی ساختاری و شبیه‌سازی‌های مولکولی به این پروژه کمک کرد.
وینیاله به همراه لوکاس دفلیپه، همکارش در گروه گارسیا آلای EMBL هامبورگ، نقش کلیدی در کشف مراحل مولکولی این مسیر تخصصی داشتند.
وینیاله اظهار کرد:
“این تجربه ارزش واقعی کار میان‌رشته‌ای را به من آموخت و باعث شد با دانشمندانی از زمینه‌های مختلف رشد کنم.”
وینیاله ابتدا از طریق پروژه CABANA با EMBL ارتباط برقرار کرد. این پروژه که تحت مدیریت سازمان‌های لاتین آمریکا و EMBL-EBI انجام می‌شود، توسط صندوق جهانی چالش‌های تحقیقاتی بریتانیا (UKRI) تأمین مالی شده و بر تقویت توانایی‌های بیوانفورماتیکی در سراسر آمریکای لاتین تمرکز دارد تا چالش‌هایی مانند بیماری‌های عفونی، تولید پایدار غذا و حفظ تنوع زیستی را حل کند.
وی افزود:
“پروژه CABANA نه تنها مهارت‌های بیوانفورماتیکی من را که برای این تحقیق حیاتی بودند، تقویت کرد، بلکه بودجه لازم برای تکمیل این مطالعه را نیز تأمین کرد.”
آینده یربا ماته
با نقشه‌برداری کامل از ژنوم یربا ماته، این گیاه در آستانه عصر جدیدی از کشت و مصرف قرار گرفته است.
از امکان تولید یربا ماته بدون کافئین گرفته تا اصلاح ژنتیکی آن برای سازگاری با مناطق خاص، توانایی بهینه‌سازی ویژگی‌های ژنتیکی این گیاه، پیشرفت‌های امیدوارکننده‌ای را در کشاورزی و صنعت نوید می‌دهد.
با ادامه تحقیقات، هم کشاورزان و هم مصرف‌کنندگان می‌توانند انتظار گونه‌های جدیدی از یربا ماته را داشته باشند که ضمن حفظ ارزش فرهنگی این نوشیدنی، دامنه استفاده از آن را در سطح جهانی گسترش می‌دهد.
