Nguồn gốc chưa biết & sắp biến mất của Arabica

Những người Oromo ở Ethiopia đã sử dụng cà phê hàng thế kỷ trước cả truyền thuyết Kaldi, và có truyền thuyết của riêng họ về việc phát hiện ra cà phê. Waqa – Thần bầu trời tối cao, đã trừng phạt một trong những người trung thành của mình bằng cái chết. Hôm sau, Waqa đến thăm mô anh ta và đã rơi nước mắt. Một cái cây mọc lên từ mặt đất được tưới bởi nước mắt của Waqa, và đó là cà phê (Yedes và cộng sự 2004). Truyền thuyết này chỉ ra nguồn gốc của Arabica là một loài thực vật hoang dã, mà người Oromo đã tìm thấy rải rác khắp các khu rừng của quê hương họ ở Ethiopia ngày nay.

Ethiopia thường được coi là quê hương của cà phê Arabica hoang dã, nhưng các cây Arabica hoang dã hoặc bán hoang dã cũng được tìm thấy ở các nước láng giềng. Không phải lúc nào cũng rõ ràng liệu cà phê đến những vùng đó một cách tự nhiên hay là kết quả của sự can thiệp hàng nghìn năm của con người. Nghiên cứu mới được công bố trong gần đây bởi Tiến sĩ Sarada Krishnan và cộng sự đã cung cấp bằng chứng di truyền đầu tiên cho thấy cây cà phê mọc ở Nam Sudan thực sự hoang dã, không có sự can thiệp của con người và do đó đại diện cho một nguồn gốc có thể có khác của cà phê Arabica.

Một nguồn gốc duy nhất

Hầu hết các loài thực vật phát triển thông qua quá trình tiến hóa của toàn bộ quần thể thực vật, nên không thể xác định chính xác thời điểm mà một loài trở nên khác biệt với loài khác. Tuy nhiên, trong trường hợp cà phê Arabica, có vẻ như toàn bộ loài có thể được truy xuất trở lại từ một cây duy nhất (Scalabrin và cộng sự 2020). Hai loài bố mẹ của Arabica, Coffea canephora và Coffea eugenioides, thông thường không thể lai tạo với nhau. Để phép lai thành công, Arabica phải lấy hai bộ nhiễm sắc thể từ cha và mẹ thay vì một bộ – một sự kiện hiếm gặp được gọi là đa bội hóa.

Arabica là “kết quả” lai chéo từ hai loài cà phê Canephora (cà phê vối – Robusta) và giống cà phê Eugenioides. Kết quả của phép lai này là hệ gen phức tạp Arabica có bốn bộ nhiễm sắc thể, khác với nhiều loài thực vật và con người vốn chỉ có hai bộ nhiễm sắc thể.

cesti.gov.vn

Ngay cả trong tự nhiên, Arabica có tính đa dạng di truyền rất thấp, điều này cho thấy sự kiện đa bội hóa này chỉ xảy ra một lần. Theo một số nghiên cứu, sự kiện này có lẽ đã diễn ra ở đâu đó từ 10.000 đến 665.000 năm trước – cực kỳ gần đây, về mặt tiến hóa. Loài thực vật đơn lẻ này đã tạo ra toàn bộ loài Arabica, chúng lan rộng khắp các vùng cao nguyên rừng ẩm ướt của Ethiopia và Nam Sudan.

Khi cà phê bắt đầu được trồng trọt, tính đa dạng di truyền của Arabica càng giảm hơn nữa. Cà phê lần đầu tiên được trồng ở Yemen đến từ số ít những cây cà phê ở Ethiopia, tạo nên một nguồn gen hạn chế để trồng trọt. Một số ít (trong một số vốn đã ít) cây này lại được nhập lậu ra khỏi Yemen, tạo ra hai giống Typica và Bourbon (Anthony et al 2002) . Phần lớn Arabica trong canh tác ngày nay là từ hai giống này – Vốn gen rất hạn chế ảnh hưởng đến khả năng kháng bệnh, khả năng chống chịu với khí hậu của giống này.

Cây cà phê cũng được phát hiện mọc ở các nước châu Phi khác như Kenya, nhưng những điểm tương đồng với cây trồng tại địa phương cho thấy rằng những cây này được “tự nhiên hóa”, tức được đưa vào khu vực này do trồng trọt – và dần dần trở thành một loại cây tự nhiên, chứ không phải thực sự hoang dã (Charrier và Berthaud 1985).

Cao nguyên Boma

Mật độ lớn nhất của Arabica hoang dã được tìm thấy trong các khu rừng sương mù ở vùng Kaffa, thuộc vùng cao nguyên Tây Nam Ethiopia. Cách đó không xa, cây cà phê hoang dã cũng được tìm thấy trên khắp biên giới ở Nam Sudan, trong một khu vực được gọi là Cao nguyên Boma. Điều kiện ở đây rất giống với điều kiện ở Tây Nam Ethiopia, nhưng vấn đề tranh luận là liệu Arabica ở đây có phát triển một cách tự phát hay không. Cao nguyên Boma bị ngăn cách với rừng mây Ethiopia bởi một dải đất thấp nơi cây Arabica không phát triển, vì vậy người ta cho rằng có thể quần thể Arabica ở Nam Sudan đã được du nhập vào khu vực từ Ethiopia, hơn là thực sự hoang dã.

Người ta biết rất ít về cây Arabica phát triển trên Cao nguyên Boma. Trước nghiên cứu này, không có giống Arabica mới nào được thu thập từ Nam Sudan kể từ năm 1941. Ba giống từ chuyến thám hiểm này tồn tại cho đến ngày nay trong ngân hàng gen sống tại CATIE: Hai loại Rume Sudan và một của Barbuk Sudan. Một lượng nhỏ cà phê được sản xuất ở Nam Sudan (tên đầy đủ: Cộng hòa Nam Sudan), chủ yếu để tiêu thụ trong nước – chỉ trong những năm gần đây, một lượng nhỏ đã được xuất khẩu do kết quả của dự án TechnoServe tại nước này (Smith 2015).

Ngoài Ethiopia, Cao nguyên Boma thuộc Nam Sudan đã được coi là trung tâm xuất xứ của cà phê Arabica, nhưng điều này chưa bao giờ được xác nhận về mặt di truyền.

Sarada Krishnan, 2020

Nguồn gốc di truyền của các giống ‘Sudan’

Để xác định xem các giống Arabica ở cao nguyên Boma có thực sự là giống hoang dã hay không, Krishnan và cộng sự (2021) đã sử dụng nhiều phương pháp nghiên cứu duy truyền để so sánh chúng với các giống hoang dã được tìm thấy ở Ethiopia, cũng như các giống được trồng từ khắp nơi trên thế giới. Họ đã xác minh một dấu hiệu di truyền duy nhất đối với các cây Arabica hoang dã ở Sudan, cho thấy rằng những giống này khác biệt về mặt di truyền với Arabica Ethiopia, và do đó đại diện cho một quần thể thực sự hoang dã. Điều này có thể khẳng định rằng Nam Sudan, chứ không chỉ Ethiopia, là nơi đã phát sinh ra toàn bộ cây Coffea Arabica.

Tiến sĩ Krishnan, cùng với một nhóm các nhà nghiên cứu bao gồm người sáng lập WCR Tim Schilling và nhà thực vật học cà phê Aaron Davis của Kew Gardens, đã đến Cao nguyên Boma của Nam Sudan vào năm 2012 và cho biết: Đã có rất nhiều thay đổi về khí hậu trong khu vực kể từ khi những cây Arabica đầu tiên xuất hiện, và những khu rừng nơi cây Arabica mọc hoang dại có thể đã từng bao phủ một khu vực rộng lớn hơn nhiều, ông nói. “Nguồn gốc chính xác của Arabica có thể là tây nam Ethiopia, hoặc Nam Sudan. Nhưng nó cũng có thể xa hơn về phía nam”. Ông giải thích, hạt cà phê có thể lây lan trong một khoảng cách rất xa bởi các loài chim và động vật có vú nhỏ. “Ở Ethiopia, bạn thường thấy phân chim và động vật có vú chứa đầy hạt cà phê, đôi khi còn nảy mầm trong phân”.

Dấu hiệu di truyền đã được tìm thấy chỉ tồn tại ở cây Sudan hoang dã và ba giống khác – một trong những giống Rume Sudan được trồng tại CATIE, và hai giống từ Phòng thí nghiệm Nông nghiệp Scott: SL-17 và SL-14. Hai giống ‘Sudan’ khác tại CATIE không có dấu hiệu này.

worldcoffeeresearch.com

Cả ba giống ‘Sudan’ đã được sử dụng trong các chương trình nhân giống cây trồng ở Kenya trước khi được đưa đến CATIE. Các nhà nghiên cứu cho rằng giống Rume Sudan có chứa dấu hiệu di truyền Sudan đã vô tình thụ phấn chéo với các giống khác, giải thích tại sao nó không chia sẻ dấu hiệu duy nhất với các giống Sudan hoang dã ngày nay. Hai giống khác tại CATIE (một có nhãn Rume Sudan và một Barbuk Sudan) có thể đã bị pha loãng hơn nữa do thụ phấn chéo, các tác giả cho biết – hoặc chúng thậm chí có thể đã bị dán sai tên, và do đó hoàn toàn không phải là giống Sudan.

Sự đe dọa đối với giống ‘Sudan’

Thực tế là các giống cà phê Sudan tại CATIE có thể đã bị lai tạp hoặc dán nhãn tên sai thậm chí còn đáng báo động hơn khi cà phê hoang dã ở Nam Sudan có nguy cơ biến mất hoàn toàn. Nếu tính đến rủi ro biến đổi khí hậu, Arabica hoang dã ở Nam Sudan sẽ được coi là “Cực kỳ nguy cấp” theo tiêu chí trong Sách đỏ của Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế (IUCN). Các tác giả ước tính rằng hơn 80% diện tích rừng có thể phù hợp cho cây Arabica hoang dã trong khu vực này đã bị mất.

Từ lần cuối cùng các giống cà phê hoang dã được tìm thấy ở Nam Sudan, quần thể cà phê hoang dã trên Cao nguyên Boma đang ở trong tình trạng rất kém (mất cá thể già, mật độ quần thể ít, không có hoặc có ít cây con, tỷ lệ phát triển chồi hoa thấp) so với 70 năm trước (Thomas, 1942 ).. Trong khu rừng còn lại ở khu vực xung quanh Barbuk, các tác giả đã tìm thấy rất ít cây trưởng thành và rất ít cây con mới. Trong khi đó, ở Rume, khu rừng đã hoàn toàn biến mất. Các tác giả cho biết: “Nếu tất cả các loài Arabica Rume Sudan bị tổn hại… thì sự đa dạng di truyền từ Rume có thể không còn tồn tại ở dạng ban đầu nữa,” các tác giả nói.

Đánh mất sự đa dạng di truyền vẫn tồn tại trong các quần thể cà phê hoang dã ở Sudan sẽ là một thảm kịch. Đa dạng di truyền ở Arabica thuộc loại thấp nhất trong tất cả các loại cây trồng được canh tác, vì vậy các cây hoang dã có vai trò cực kỳ quan trọng đối với các nhà lai tạo để có thể mang lại những đặc điểm mới nhằm giảm thiểu các mối đe dọa như dịch bệnh và biến đổi khí hậu. Bảo vệ những loài thực vật hoang dã này, có thể là nguồn gốc của loài Arabica, sẽ giúp đảm bảo chúng ta có thể tiếp tục thưởng thức nó trong tương lai.

• Bạn có thể đọc toàn bộ tài liệu nghiên cứu mới xuất bản về Arabica hoang dã ở Nam Sudan tại đây.

Nguồn tham khảo:

• www.worldcoffeeresearch.org/ A coffee treasure found, and possibly lost again
• www.scanews.coffee/ Wild Coffee Confirmed on the Upper Boma Plateau, Collected for Genetic Analysis; Or, My Star-Studded Botanical Treasure-Hunt,
• www.baristahustle.com/ On the Origin of Arabica, Published: Nov 13, 2021
• www.nature.com/ A single polyploidization event at the origin of the tetraploid genome of Coffea arabica is responsible for the extremely low genetic variation in wild and cultivated germplasm