El café más popular del mundo, más antiguo que nuestra propia especie

Un grupo de investigadores de la Universidad de Buffalo (EE.UU.) ha secuenciado el que es, hasta la fecha, el genoma de mayor calidad del arábica. Los resultados, publicados este lunes en 'Nature Genetics', muestran que esta especie se desarrolló hace más de 600.000 años en los bosques de Etiopía mediante la hibridación natural de otras dos especies de café, mucho antes de que el ser humano comenzara a cultivarlo y luego lo extendiera por todo el mundo.

Sin embargo, en parte debido a una baja diversidad genética derivada de una historia de endogamia y un tamaño de población pequeño, esta variedad es susceptible a muchas plagas y enfermedades y sólo puede cultivarse en unos pocos lugares del mundo donde las condiciones climáticas son más favorables. Los secretos de su linaje, dicen los investigadores, pueden servir para que estos granos resistan mejor el cambio climático en las próximas décadas.

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A partir de su nuevo genoma de referencia, logrado utilizando tecnología de secuenciación de ADN de vanguardia y ciencia de datos avanzada, el equipo pudo secuenciar 39 variedades de arábica e incluso un espécimen del siglo XVIII utilizado por el naturalista sueco Carl Linnaeus para nombrar la especie. El genoma de referencia ahora está en una base de datos digital disponible públicamente.

«Aunque existen otras referencias públicas sobre el café arábica, la calidad del trabajo de nuestro equipo es extremadamente alta. Es el genoma más avanzado y completo hasta la fecha», afirma uno de los codirectores del estudio, Patrick Descombes, experto senior en genómica de Nestlé Research.

Según cuentan los investigadores, el arábica se formó como una hibridación natural entre Coffea canephora y Coffea eugenioides, tras lo cual recibió dos juegos de cromosomas de cada padre. Hasta ahora, los científicos habían tenido dificultades para determinar exactamente cuándo y dónde tuvo lugar este evento, con estimaciones que van desde hace 10.000 a 1 millón de años.

Para encontrar evidencia del evento original, los investigadores ejecutaron sus diversos genomas de Arábica a través de un programa de modelado computacional para buscar firmas de la base de la especie.

Los modelos muestran tres cuellos de botella demográficos durante la historia del arábica; el más antiguo ocurrió hace unas 29.000 generaciones (o 610.000 años). Esto sugiere que el arábica se formó en algún momento antes, hace entre 610.000 y 1 millón de años.

«En otras palabras, el cruce que creó el Arábica no fue algo que hicieron los humanos», dice el coautor del estudio Victor Albert, de la UB. «Está bastante claro que este evento de poliploidía es anterior a los humanos modernos y al cultivo del café».

Durante mucho tiempo se pensó que las plantas de café se desarrollaron en Etiopía, pero las variedades que el equipo recolectó alrededor del Gran Valle del Rift, que se extiende desde el sudeste de África hasta Asia, mostraban una clara división geográfica. Todas las variedades silvestres estudiadas se originaron en el lado occidental, mientras que todas las variedades cultivadas se originaron en el lado oriental, más cercano al estrecho de Bab al-Mandab que separa África y Yemen.

Esto coincidiría con la evidencia de que el cultivo del café pudo haber comenzado principalmente en Yemen, alrededor del siglo XV. Se cree que el monje indio Baba Budan sacó de contrabando las legendarias «siete semillas» de Yemen alrededor de 1600, estableciendo cultivos de Arábica indio y sentando las bases para el alcance global del café en la actualidad.

«Parece que la diversidad del café yemení puede ser la fundadora de todas las principales variedades actuales», dice Descombes. «El café no es un cultivo que haya sido fuertemente cruzado, como el maíz o el trigo, para crear nuevas variedades. La gente elegía principalmente una variedad que les gustaba y luego la cultivaban. Así que las variedades que tenemos hoy probablemente existan desde hace mucho tiempo».

Los investigadores también pudieron contrastar los eventos climáticos ocurridos en África con la forma en que las poblaciones de arábica silvestres y cultivadas fluctuaron a lo largo del tiempo. Los modelos muestran un largo período de bajo tamaño de población hace entre 20 y 100.000 años, que coincide aproximadamente con una sequía prolongada y un clima más frío que se cree que azotó la región hace entre 40 y 70.000 años. Luego, la población aumentó durante el período húmedo africano, hace entre 6.000 y 15.000 años, cuando las condiciones de crecimiento probablemente eran más beneficiosas.

Durante este mismo tiempo, hace unos 30.000 años, las variedades silvestres y las variedades que eventualmente serían cultivadas por los humanos se separaron entre sí.

«Todavía se reproducían ocasionalmente entre sí, pero probablemente cesaron hacia el final del período húmedo africano y la ampliación del estrecho debido al aumento del nivel del mar hace unos 8.000 a 9.000 años», dice Jarkko Salojärvi, profesor asistente de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y otro coautor correspondiente del trabajo.

Se estima que el Arábica cultivado tiene un tamaño poblacional efectivo de sólo 10.000 a 50.000 individuos. Su baja diversidad genética significa que podría ser completamente diezmado, como el monocultivo de plátano Cavendish, por patógenos, como la roya del café, que causa entre 1.000 y 2.000 millones de dólares en pérdidas al año.

El genoma de referencia pudo arrojar más luz sobre cómo una línea de variedades de arábica obtuvo una fuerte resistencia a la enfermedad.

La variedad Timor se formó en el sudeste asiático como un híbrido espontáneo entre Arábica y uno de sus padres, Coffea canephora . También conocida como Robusta y utilizada principalmente para el café instantáneo, esta especie es más resistente a las enfermedades que el arábica .

«Por lo tanto, cuando Robusta se hibridó nuevamente con arábica en Timor, trajo consigo algunos de sus genes de defensa contra patógenos», dice Albert, quien también codirigió la secuenciación del genoma de Robusta en 2014 . El trabajo actual de Albert y sus colaboradores también presenta una versión muy mejorada del genoma de Robusta, así como una nueva secuencia de otra especie progenitora de Arábica, Coffea eugenioides .

Si bien los criadores han intentado replicar este cruce para estimular la defensa contra patógenos, el nuevo genoma de referencia de arábica permitió a los investigadores identificar una nueva región que alberga miembros de la familia de genes de resistencia RPP8 , así como un regulador general de genes de resistencia, CPR1 .

«Estos resultados sugieren un nuevo lugar objetivo para mejorar potencialmente la resistencia a patógenos en arábica», dice Salojärvi.

El genoma también proporcionó otros nuevos hallazgos, como qué variedades silvestres son las más cercanas al café arábica cultivado moderno. También descubrieron que la variedad Typica, un cultivar holandés temprano originario de la India o Sri Lanka, es probablemente el padre de la variedad Bourbon, cultivada principalmente por los franceses.

«Nuestro trabajo no ha sido diferente a la reconstrucción del árbol genealógico de una familia muy importante», asegura Albert.