Moléculas a reacción

Blog de divulgación del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea

Cafeína, un arma de doble filo

Fernando Gomollón Bel (ISQCH)

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A (casi) todos nos encanta desayunar una taza de café o té caliente. En algunos países de Sudamérica prefieren el mate. Pero sea cual sea la bebida, el objetivo es siempre el mismo: queremos cafeína. Queremos cafeína hasta tal punto que es la sustancia psicoactiva más consumida en el mundo [1]. La cafeína nos despierta, nos permite concentrarnos mejor y nos permite pensar de una manera más clara y directa. [2]

Sin embargo, a las plantas que producen cafeína les da igual que nosotros vayamos dormidos al trabajo. Entonces, ¿para qué la producen?

Hace millones de años, las plantas no producían cafeína. Pero, de pronto, algunos de sus genes mutaron. Estos eran los encargados de codificar unas enzimas [3] (llamadas N-metiltransferasas) que, tras la mutación, empezaron a modificar la estructura del nucleósido xantosina. Tras varios corta y pega (introducir tres grupos metilo, en verde, y eliminar el resto de ribosa, en rojo), se obtiene la molécula de cafeína.

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Representación esquemática de la biosíntesis de la cafeína a partir de xantosina. Fuentes: Wikipedia (para las moléculas), Biologic Models.com (para la enzima) y elaboración propia.

La mutación resultó ser muy beneficiosa ya que la cafeína resultó aportar una doble ventaja evolutiva a las plantas que la producían. Por un lado, les servía para eliminar a la competencia. Cuando las hojas de una planta que produce cafeína caen al suelo, lo contaminan y dificultan el crecimiento de otras especies. Además, cuando las semillas y las hojas tienen altos contenidos de cafeína, se vuelven tóxicas para muchos insectos y animales, evitando así que la planta sea devorada antes de reproducirse. [4] Por otro lado, la cafeína proporciona a las plantas que la sintetizan una gran ventaja a la hora de reproducirse. Como el néctar de sus flores tiene pequeñas cantidades de cafeína (lo suficientemente pequeñas como para no ser tóxico) cuando insectos o pequeños pájaros lo chupan, chupan también la cafeína. Y gracias a esto, recuerdan mejor el olor de la flor, por lo que es más probable que busquen una parecida y acaben polinizando plantas de la misma especie. [5]

Es muy chulo que puedas usar la misma molécula para hacer algo malo y algo bueno.” Dice Julie A. Mustard, neurobióloga de la Universidad de Texas en Brownsville.

Recientemente se ha secuenciado el genoma del café completo y gracias a un concienzudo estudio del mismo [6] se ha podido determinar que evolucionó de manera distinta a otras plantas que sintetizan cafeína como las del té, el mate o el cacao. Sin embargo, todas terminaron produciendo la misma molécula, lo cual representa un claro y muy interesante ejemplo de lo que se conoce como evolución convergente.

Molécula de cafeína (creada por Moléculas Diarias @moleculd)

Referencias

  1. http://www.abc.net.au/quantum/poison/caffeine/caffeine.htm
  2. Bolton, S. Orthomolecular Psychiatry 1981, 10 (3), 202–211
  3. Como ya hemos explicado en Moléculas a reacción, las enzimas son catalizadores biológicos.
  4. Muchos insectos han desarrollado, como respuesta, sensores gustativos muy sensibles a la cafeína y otras moléculas parecidas (teofilina, teobromina) que se encuentran en el té, el cacao o el mate. Ver también: Lee, Y.; Moon, S.-J.; Monteli, C. PNAS 2009, 106 (11), 4495-4500.
  5. Wright, G. A. et al. Science 2013, 339 (6134), 1202-1204.
  6. Lashermes, P. et al. Science 2014, 345 (6201), 1181-1184.
  7. Zimmer, C. “How Caffeine Evolved to Help Plants Survive and Help People Wake Up.” The New York Times, publicado el 4 de septiembre de 2014. http://nyti.ms/1qh9HIJ. Artículo destacado en: Tomé, C. “MI Weekly Selection #91”. Mapping Ingnorance, publicado el 7 de septiembre de 2014. http://bit.ly/1CFYC97

Notas

Este artículo participa en el XXXIX Carnaval de Química – Edición Y alojado en el magnífico blog Gominolas de Petróleo.

Acerca de isqch

El Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea (ISQCH) es un instituto de investigación química mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Zaragoza.

2 comentarios el “Cafeína, un arma de doble filo

  1. Pingback: Cafeína, un arma de doble filo | Art&iac...

  2. Quimitube
    15/09/2014

    Bendita mutación, cuánto bien nos ha hecho en nuestra vida diaria…

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