La vida intima de la cafeína

Un estudio revela las similitudes de vías de síntesis de la cafeína en una gran diversidad de especies vegetales
ancestros cafeína
Granos de café recién recolectados

Es un dato poco conocido, pero hay muchas, muchísimas plantas con flor que producen café. Tantas, según algunas estimaciones, que podríamos estar hablando de unas 30 especies distintas, con sus correspondientes variedades, de las cerca de 300.000 especies que se estiman que existen en el planeta. Y lo que es aún menos conocido, incluso para la comunidad científica, es que especies aparentemente tan dispares como el coco, el guaraná o el café, cuya producción de cafeína difiere no solo en proporción sino también en la forma como se sintetiza en cada planta, tuvieron un ancestro común.

El ancestro, en este caso, no tiene que ver con un origen vegetal único del que saldrían el resto de especies, aunque esto no pueda descartarse, sino con algo mucho más íntimo. Las distintas especies estudiadas si están emparentadas evolutivamente es por su bioquímica. Aunque para las especies actuales las rutas de síntesis de la cafeína son diversas, en un origen fueron similares. Es más, incluso los sustratos bioquímicos empleados por cada especie tenían la misma función y composición.

Así lo sugiere un estudio publicado recientemente en la revista PNAS por investigadores de la Universidad de Michigan, Estados Unidos. El trabajo pone de manifiesto “los múltiples caminos” que han seguido diversos vegetales para sintetizar cafeína con un objetivo común, cumplir con una función biológica que poco o nada tiene que ver con el uso estimulante que le otorgamos los humanos.

Al servicio de los insectos

La cafeína, al igual que otras muchas sustancias naturales, juega un papel esencial en las distintas especies donde está presente. Lo que pasa es que no siempre es el mismo, aunque el insecto, de distintas especies, suele estar en el centro de su actividad.

En algunos casos, la cafeína actúa como agente atractor de insectos con el objetivo de facilitar la polinización. Dado que la mayor parte de las especies vegetales que sintetizan este compuesto son plantas floradas, como estrategia ecológica combinan el atractivo de la flor con distintas sustancias para que el insecto se pose en ellas y se lleve el polen a otras.

De la misma forma que otras sustancias, también participa de los mecanismos de defensa de estos vegetales contra insectos y otros animales que eventualmente pudieran querer alimentarse de ellas.

Este mecanismo de defensa está descrito en miles de especies vegetales. Es, junto con su poder de atracción para insectos polinizadores, una de las herramientas naturales con los que cuentan los vegetales para mantener su equilibrio ecológico en un hábitat determinado. Es el binomio que asegura la reproducción, por un lado, y su defensa por el otro.

Evolución

El análisis evolutivo de la planta del café, Coffea arabica, y la del te, Camellia sinensis, muestra que emplean diferentes enzimas para sintetizar cafeína. Pese a ello, ambas plantas siguen los mismos pasos bioquímicos. Básicamente, lo que se conoce como metilación, aspecto que ha sido verificado por los investigadores. De hecho, en los laboratorios se conoce la llamada “vía de la cafeína” desde hace al menos 30 años.

Al comparar esta vía con las plantas de cacao, guaraná y naranja, los científicos esperaban dar con el mismo principio, pero no fue así. Ni la molécula de origen del proceso de síntesis de la cafeína era el mismo ni tampoco algunas de las sustancias que intervienen en el mismo.

Finalmente, jugando con las distintas sustancias, el equipo estadounidense logró emular la reacción que da lugar a la cafeína. Emplearon para ello moléculas claramente vinculadas con los ancestros de las especies actuales. Dicho de otro modo, aunque cambien las moléculas, que lo han hecho a lo largo de millones de años, lo que ha conservado la evolución es la vía de síntesis.

Del laboratorio a la industria

El estudio liderado por los investigadores de la Universidad de Michigan es un elemento más que refuerza la idea de los que se denomina evolución convergente. Su interés, más allá del conocimiento generado acerca del proceso de síntesis de cafeína en distintos vegetales, tiene una aplicabilidad directa en el ámbito ecológico, puesto que ayuda a entender mejor como se defienden de plagas o atraen a los insectos para su polinización.

Pero no solo eso. Este conocimiento resulta de especial interés en el ámbito de la producción agrícola, ya que puede contribuir a la mejora de la producción y al uso de tecnologías “verdes” en la lucha contra posibles plagas, evitando así  plaguicidas químicos.

Por otro lado, abre también las puertas a nuevas técnicas de mejora vegetal gracias al conocimiento del genoma de la planta del café. Conociendo los genes, las sustancias sintetizadas como mediadores y la vía de síntesis, el abanico de posibilidades que se abre para plantaciones de café, té, cacao o cítricos es enorme.

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