Růst čaje

Podle legendy strávil buddhistický mnich Bódhidharma kolem roku 500 tváří v tvář stěně jeskyně devět let, tiše meditoval a přitom zůstal bdělý a soustředěný. Nakonec však usnul, a když se probudil, byl na sebe tak naštvaný, že si strhl víčka a znechuceně je hodil na zem. Z tohoto odhozeného masa vyrostla rostlina, z níž si Bódhidharmovi následovníci mohli připravit nápoj, který povzbuzoval jejich mysl a zároveň uklidňoval nervy. Byla to první čajová rostlina a nápoj byl ideální pro meditující mnichy.

Nedávno sekvenovaný genom rostliny však vypráví jiný příběh, což znamená, že vědci budou muset sestavit věrohodnější popis proměny čaje z rostliny rostoucí divoce v Číně na plodinu, která je po vodě základem druhého nejoblíbenějšího nápoje na světě. Každý den vypije světová populace více než 2 miliardy šálků čaje. Čaj se komerčně pěstuje ve více než 60 zemích a ročně se z něj sklidí více než 5 milionů tun lístků, které se trhají nebo stříhají z nejčerstvějšího růstu rostlin.

Cesta čajovníku se odráží v jeho názvu Camellia sinensis. Camellia označuje, že čaj je dřevina, blízce příbuzná okrasným keřům, které si díky svým květům vydobyly místo v nesčetných zahradách, a sinensis značí jeho čínský původ.

Šíření výroby a spotřeby čaje z Číny do zbytku světa je dobře zdokumentováno. Kolem roku 1200 přivezl čaj do Japonska jiný buddhistický kněz. Do Evropy přivezli čaj Holanďané v roce 1610 a Angličané mu přišli na chuť asi o 50 let později. Až do poloviny 19. století zásobovala Západ čajem Čína, ale po desetiletích napětí, které vyústilo v opiové války, se Británie snažila pěstovat čaj pro sebe v Indii. Odtud se pěstování čaje rozšířilo po celém britském impériu i mimo něj.

Je však těžší určit, kdy, kde a proč byl čaj poprvé domestikován, protože se tak stalo dříve, než se začaly vést spolehlivé písemné záznamy. Předpokládá se, že byl nejprve používán v Číně jako léčivá bylina, pravděpodobně oblíbená pro své mírné povzbuzující účinky, než se stal nápojem uctívaným pro svou jemnou chuť. Podle současných odhadů byl poprvé použit před 3 500-4 000 lety. „První jednoznačná zmínka o čaji v textu však pochází z pracovní smlouvy staré asi 2 000 let,“ říká Lawrence Zhang, historik z Hongkongské univerzity vědy a technologie. „Jednou z věcí, kterou měl sluha udělat, bylo jít na trh a koupit tuto rostlinu pro svého pána.“

Nejstarší archeologické doklady o pití čaje spadají do podobného časového rámce. V roce 2016 byly v rostlinné hmotě nasbírané v severovýchodní Číně a Tibetu nalezeny charakteristické molekulární složky čaje, které byly následně uhlíkově datovány do stáří přibližně 2 100 let1. Aby však biologové mohli jít ještě dále do minulosti, do nejstarší domácí historie čaje, hledají stopy v DNA dnešních čajovníků.

Výběr znaků

Je příliš zjednodušené představovat si, že existuje okamžik, kdy se divoká rostlina přemění v zemědělský produkt. „Obvykle dochází k počáteční domestikaci, po níž následuje dlouhé období zdokonalování,“ říká Jonathan Wendel, genomik zabývající se evolucí rostlin na Iowa State University v Ames. „A toto zdokonalování u mnoha našich rostlin a živočichů stále probíhá.“

U každé rostliny, kterou člověk v současnosti pěstuje, tato počáteční domestikace spočívala v tom, že se člověk začal zajímat o planě rostoucí rostliny – nejprve například sbíral plody nebo listy – a pak je začal pěstovat pro vlastní potřebu. Ať už vědomě, nebo ne, pěstitelé přednostně množí rostliny, které jim nejlépe poskytují požadované vlastnosti, a vystavují tak daný druh umělé selekci.

V průběhu času to obvykle vede k velkým změnám druhu. Například teosinte, divoký předek kukuřice, je silně rozvětvená divoká tráva plodící mnoho drobných klasů – nápadně se liší od robustních jednotlivých stébel kulturní kukuřice, která plodí jen několik velkých klasů. Naproti tomu jsou však pěstované brazilské ořechy téměř k nerozeznání od svých divokých předků.

Původ čaje je zamlžen tím, že divoké rostliny C. sinensis nebyly nikdy jednoznačně identifikovány. Blízcí příbuzní C. sinensis dnes rostou divoce v Číně a sousedních zemích, ale zjevně patří k jiným druhům. A tam, kde byla nalezena divoce rostoucí C. sinensis, se většina vědců domnívá, že tyto rostliny jsou divoké, pocházející z plodin.

Tato situace není nijak zvlášť neobvyklá. „Stalo se truismem, že divoké formy většiny našich domestikovaných plodin neexistují – nelze je najít,“ říká Wendel. Vysvětluje, že to má mnoho důvodů. Rostlina mohla být například vzácná a vyhubená. Ale proč tomu tak bylo, to znamená, že vědci neznají bod, od kterého domestikace čaje probíhala. Neviděli rostlinu, která byla poprvé využita člověkem, takže nevědí, které z rysů moderní rostliny byly vneseny lidmi. Spíše se musí snažit tyto informace odvodit z náznaků v DNA rostliny a její biologie.

Šlechtění čaje pravděpodobně selektovalo vlastnosti, jako je vyšší výnos, možná výběrem rostlin se sezónní stejnoměrností růstu a odolností vůči chladu a chorobám. Téměř jistě by však došlo také k selekci na produkci sloučenin, díky nimž je pití čaje příjemným zážitkem. „Kvalita čaje je dána především jeho sekundárními metabolity,“ říká Colin Orians, ekolog z Tuftsovy univerzity v Medfordu ve státě Massachusetts. Tyto chemické látky však „nejsou určeny k tomu, aby čaj lidem chutnal“, říká. Místo toho jsou produkty biochemických cest, které pomáhají čajovníku přežít.

Nemůžeme si být jisti, proč se jednotlivé složky čaje vyvinuly, říká Orians, ale některé obecné principy nám napovídají. Kofein, který dodává čaji povzbuzující účinky, je neurotoxinem pro hmyz a další bezobratlé a mohl by mít antimikrobiální účinky. Katechiny – sloučeniny, které přispívají k hořkosti čaje a kterým se připisuje zprostředkování potenciálních zdravotních přínosů pití čaje – jsou flavonoidy, což je řada antioxidačních molekul, které pomáhají rostlinám vyrovnat se s oxidačním stresem. Některé z nich také poskytují rostlinám ochranu před býložravci nebo je chrání před ultrafialovým zářením. A theanin – chemická látka spojovaná s potenciálními uklidňujícími účinky čaje – je aminokyselina, která pravděpodobně přispívá k biochemii dusíku a syntéze rostlinného materiálu.

Nějaká kombinace těchto sloučenin poprvé přilákala lidi k divokým čajovníkům, ale od té doby se jejich relativní množství pravděpodobně posunulo umělým výběrem. „Nepochybuji o tom, že nám čaj začal chutnat kvůli kofeinu,“ říká Orians, „ale máme rádi, když nám naše stimulanty také dobře chutnají.“ Rané texty o čaji, pocházející z osmého století, ukazují, že se často připravoval s dalšími dochucovadly, jako je cibule, zázvor, sůl nebo pomeranč, což naznačuje, že samotný čaj nebyl chutný. Chuť se zlepšila díky inovacím ve zpracování listů – tyto metody umožnily výrobu zeleného, bílého, černého a oolongového čaje ze stejné rostliny – ale čaj byl pravděpodobně také šlechtěn pro lepší chuť. S pěstováním čajových kultivarů – odrůd vzniklých selektivním šlechtěním – s novými chuťovými profily se jistě experimentuje i dnes. Není však jasné, kdy chuť začala řídit selekci.

A, C, G a čaj

V posledních dvou desetiletích genetické analýzy změnily chápání původu mnoha plodin, včetně kukuřice, oliv a rýže. Nyní se k nim přidává i čaj.

Jak jsou rostliny domestikovány, stále více se geneticky odlišují od svých divokých předků. Hromadí se v nich mutace, které jsou základem znaků, na něž si pěstitelé vybírají, a vedle nich se mohou šířit varianty nalezené v oblastech chromozomů blízkých těmto mutacím. Postupem času se také hromadí náhodné genetické rozdíly. Proto se druhy geneticky mění a každý kmen rostliny, který pěstitelé udržují odděleně od ostatních kmenů, si také vytvoří svůj vlastní genetický profil. Bez divokého předka, kterého by bylo možné charakterizovat, nelze tyto změny pozorovat přímo, ale katalogizace genotypů současných kmenů umožňuje genetikům odvodit část této historie.

Analýza genetických rozdílů mezi pěstovanými kmeny nejspolehlivěji odhalí, jak blízce jsou si kmeny příbuzné. Čím příbuznější se ukáže, že dva kmeny jsou, tím nedávno sdílely společného předka. Genetici proto mohou na základě analýzy dnešních kultivarů sestavit rodokmeny, které znázorňují jejich příbuzenské vztahy. Odvození takové evoluční historie pěstovaných rostlin je komplikováno křížením kultivarů, ale vzniklí kříženci mají obvykle genotypy, které jsou zjevně směsí dvou odlišných sad rodičovských genů.

Genetici mohou také odvodit, které oblasti genomu byly vybrány pěstiteli čaje. Když se příznivý genetický znak rychle rozšíří v populaci – díky tomu, že se farmáři rozhodli šlechtit pouze čajovníky, které ho mají – celá chromozomální oblast se sveze. To znamená, že ostatní verze genomové oblasti jsou vyhnány a že se tento úsek genomu nebude mezi jednotlivými kmeny a rostlinami příliš lišit – pro genetiky je to jisté znamení, že oblast obsahuje jeden nebo více genů souvisejících s cenným znakem.

Výzkumníci se pomocí genetiky snaží určit příbuzenské vztahy mezi čajovými kmeny již 20 let a používají stále dokonalejší genetické nástroje. V současné době existuje přibližně 1 500 odrůd, které byly konvenčně seskupeny určitým způsobem. Nejzřetelnější je rozdělení na čaj čínský (C. sinensis var. sinensis) a čaj assamský (C. sinensis var. assamica), který je pojmenován podle oblasti Assam v Indii, kde byl poprvé vypěstován. Čínský čaj má menší lístky než čaj assámský a je odolnější vůči chladnějšímu podnebí. Assamský čaj tvoří jen malou část čaje pěstovaného v Číně, ale hojně se pěstuje v Indii a dalších horkých zemích. Příbuznost těchto dvou odrůd však byla dlouho nejistá a nebylo také jasné, jak jsou s nimi příbuzné další hlavní podtypy, včetně khmerského čaje.

Práce vedená Lian-Ming Gao, rostlinným evolučním genetikem z Botanického ústavu Čínské akademie věd v Kunmingu, naznačuje, že existují tři odlišné genetické linie čajovníků. Provokativně Gaův tým navrhuje, že toto zjištění naznačuje, že čaj byl domestikován při třech různých příležitostech. Prvním druhem je čínský čaj, který podle autorů pravděpodobně pochází z jižní Číny. Našli však dva odlišné druhy asámského čaje: čínský čaj z jihozápadní provincie Yunnan a indický z oblasti Assamu. Jejich analýzy také ukazují, že khmerský čaj není samostatnou linií jako takovou, ale spíše hybridem kultivarů assamica a sinensis.

Původní zjištění vycházela z genomických fragmentů 300 vzorků čaje z Číny a 92 vzorků z Indie. Další dvě studie Gaova týmu, využívající chloroplastovou DNA a sofistikovanější techniky sekvenování, následně tyto skupiny potvrdily. Dlouho se předpokládalo, že čínský a asámský čaj mohou mít odlišný původ, ale myšlenka, že asámský čaj se skládá ze dvou odlišných linií, které byly domestikovány odděleně, je kontroverznější.

Gaův tým pak použil svá genetická data k odhadu, kdy se tyto tři linie rozešly. Na základě genetických rozdílů mezi jednotlivými kmeny a následného odhadu rychlosti, jakou se u těchto rostlin hromadí genetické změny, mohou vědci vypočítat, kdy měly linie pravděpodobně naposledy společného předka. Takové výpočty naznačily, že odrůdy sinensis a assamica se rozdělily před 22 000 lety – dlouho před jakýmkoli navrhovaným datem domestikace čaje a v souladu s tím, že dvě divoké populace byly domestikovány nezávisle na sobě.

Datum rozdělení čínské a indické linie assamica je mnohem novější, před 2 770 lety – po první domestikaci čaje. Je tedy možné diskutovat o tom, zda byly tyto linie domestikovány nezávisle. Je možné, že odrůda assamica byla domestikována pouze jednou a byla přenesena lidmi z jedné oblasti do druhé, což umožnilo její samostatný vývoj na obou místech. „Byly prokázány tři různé genofondy,“ říká Wendel, „ale to má daleko ke třem různým domestikacím.“

Xiao-Chun Wan, biochemik ze Státní klíčové laboratoře biologie a využití čajových rostlin na Zemědělské univerzitě Anhui v Číně, je k tomuto závěru také skeptický. V roce 2016 Wanova skupina publikovala studii2 evolučních vztahů čaje, rovněž s využitím genomových fragmentů, která prokázala jasné oddělení domestikovaného druhu C. sinensis od divokých druhů čaje a ukázala, že odrůda sinensis tvoří genetický shluk oddělený od odrůdy assamica, ačkoli neporovnával indickou a čínskou formu assamica.

V téže studii se Wanova skupina také pokusila identifikovat genetické stopy, které by odhalily selekční proces, jímž domestikovaný čaj prošel. Nalezli předběžné důkazy o selekci několika enzymů, které se podílejí na tvorbě sekundárních metabolitů, včetně kofeinu. Jejich práce ukazuje druhy analýz, které by se nyní, kdy je k dispozici kompletní genom, měly stát ještě účinnějšími, říká Wendel.

Genom C. sinensis var. assamica3 byl publikován v roce 2017 a Wanova skupina zveřejnila návrh sekvence4 genomu C. sinensis var sinensis v roce 2018. Tyto údaje umožnily nahlédnout do evoluce biosyntézy kofeinu v čaji. Wan říká, že genom, jehož sestavení trvalo jeho skupině deset let, „poskytuje solidní základ pro zkoumání domestikace u čajovníků“ a umožňuje provádět podrobnější průzkumy rozdílů mezi jednotlivými kmeny. Pro začátek porovnání těchto úplných genomů ukázalo, že odrůdy assamica a sinensis se rozdělily mnohem dříve, než předpokládal Gaův tým, přičemž první odhad byl před 380 000-1 500 000 lety4.

Předpoklad, že odrůdy sinensis a assamica byly domestikovány nezávisle na sobě, upozorňuje na události v devatenáctém století, kdy se Británie poprvé snažila pěstovat čaj v Indii. Zásadní pokrok přišel ve 40. letech 19. století, kdy skotský botanik Robert Fortune ukradl čajovníky z Číny, aby s nimi založil plantáže v Indii – a přivezl s sebou čínské pěstitele čaje. Fortuneova loupež je v souladu s myšlenkou, že C. sinensis byl domestikován pouze jednou – v Číně.

V době krádeže již Británie pěstovala v Indii nějaké množství čaje – jednalo se však o odrůdu assamica. V roce 1823 cestoval údolím Assamu Robert Bruce, rovněž ze Skotska. Tam se dozvěděl o divokém čaji, který sbírali a konzumovali – někdy jako zeleninu, jindy jako fermentovaný nápoj – domorodí obyvatelé Singpho. Protože rostlina měla větší listy než čínský čaj, který znal, Bruce si nebyl jistý, zda se jedná o pravý čaj. Po jeho smrti začal jeho bratr Charles Bruce pěstovat asámský čaj v Indii – více než deset let před Fortuneovými objevy.

Lid Singpho by tedy mohl být zodpovědný za druhou, nezávislou domestikaci čaje, i když zůstává možnost, že migrující kmeny, jako například Šanové z jihovýchodní Asie, přinesly tento čaj do Ásámu odjinud. Je také možné, že asámský čaj byl nezávisle domestikován v Číně. Yunnan, hlavní čínská provincie, kde se tento čaj pěstuje, je však od Assamu vzdálena méně než 1 000 km. Zemědělská výměna se tedy zdá být možná.

Genetické analýzy objasní vztahy mezi kultivary assamiky. Takové metody se však nejlépe uplatňují společně s historickými a archeologickými důkazy.

Nové odrůdy

Dalším problémem při definování domestikace je, že čajové odrůdy se stále zdokonalují. Eric Scott, doktorand na Tuftsově univerzitě, který spolupracuje s Oriansem na obranných mechanismech rostlin, strávil červen a červenec 2017 ve společnosti Shanfu Tea Company v čínském Ša-sianu, kde studoval, jak pěstitelé čaje používají různé odrůdy, aby vytvořili nejlepší verzi nově oblíbeného druhu čaje.

Čajovník zelený (Empoasca onukii) je hmyz, který požírá čajové rostliny, a tradiční reakcí na útok bylo zlikvidovat napadené listy. Ve 30. letech 20. století však zemědělci na Tchaj-wanu zjistili, že z přeživších listů se získává vynikající čaj. Při napadení listonohy reagují čajové rostliny produkcí chemického poplašného signálu, který přiláká skákavky, přirozené predátory listonohů. „Tyto poplašné signály jsou náhodou chutné,“ říká Scott. „Mají opravdu příjemné medové, ovocné aroma, které se dostává do zpracovaného čaje a opravdu zvyšuje jeho kvalitu.“ Tento čaj Eastern Beauty je momentálně v módě, a tak farmáři zkoumají, které odrůdy se díky svému obrannému mechanismu proti tomuto hmyzu nejpříznivěji proměňují.

Scott zdůrazňuje, že je to jen jeden z příkladů, kdy farmáři zkoumají nové odrůdy, aby vyrobili lepší čaj, spolu s mutanty albino bohatými na theanin, chudými na katechin a odrůdami s fialovými listy. Zhang souhlasí a říká, že výroba čaje v Indii je zaměřena na „velké plantáže, průmyslové zpracování a centrálnější kontrolu kvality“, zatímco ve východní Asii se čaj pěstuje převážně na malých farmách a s větší diverzifikací. „Čaj je neustále v pohybu,“ říká.“

Protože selektivní síla lidí nikdy nezůstává na místě, genetika se bude vždy měnit, říká Orians. „Domestikace nikdy nekončí.“

„Domestikace nikdy nekončí.