Das Wachstum des Tees

Der Legende nach verbrachte der buddhistische Mönch Bodhidharma um das Jahr 500 n. Chr. neun Jahre mit dem Gesicht zur Wand einer Höhle und meditierte schweigend, blieb aber wach und konzentriert. Irgendwann schlief er jedoch ein, und als er erwachte, war er so wütend auf sich selbst, dass er sich die Augenlider abriss und sie angewidert auf den Boden warf. Aus diesem weggeworfenen Fleisch wuchs eine Pflanze, aus der Bodhidharmas Anhänger ein Getränk herstellen konnten, das sowohl ihren Geist anregte als auch ihre Nerven beruhigte. Es war die erste Teepflanze, und das Getränk war perfekt für meditierende Mönche.

Das kürzlich sequenzierte Genom der Pflanze erzählt jedoch eine andere Geschichte, was bedeutet, dass Wissenschaftler eine plausiblere Erklärung für die Entwicklung des Tees von einer wild wachsenden Pflanze in China zu einer Kulturpflanze konstruieren müssen, die die Grundlage für das weltweit zweitbeliebteste Getränk nach Wasser ist. Jeden Tag konsumiert die Weltbevölkerung mehr als 2 Milliarden Tassen Tee. Tee wird in mehr als 60 Ländern kommerziell angebaut und liefert eine jährliche Ernte von mehr als 5 Millionen Tonnen Blättern, die vom frischesten Wachstum der Pflanze gepflückt oder geschnitten werden.

Der Weg der Teepflanze spiegelt sich in ihrem Namen wider, Camellia sinensis. Camellia weist darauf hin, dass der Tee eine verholzende Pflanze ist, die eng mit den Ziersträuchern verwandt ist, die wegen ihrer Blüten einen Platz in unzähligen Gärten gefunden haben, und sinensis bedeutet seine chinesischen Ursprünge.

Die Ausbreitung der Teeproduktion und des Teekonsums von China in den Rest der Welt ist gut dokumentiert. Um das Jahr 1200 wurde der Tee von einem anderen buddhistischen Priester nach Japan gebracht. Die Holländer brachten den Tee 1610 nach Europa, und die Engländer kamen etwa 50 Jahre später auf den Geschmack. Jahrhunderts belieferte China den Westen mit Tee, doch nach jahrzehntelangen Spannungen, die zu den Opiumkriegen führten, versuchte Großbritannien, in Indien Tee für sich selbst anzubauen. Von dort aus verbreitete sich der Teeanbau im Britischen Empire und darüber hinaus.

Es ist jedoch schwieriger festzustellen, wann, wo und warum Tee erstmals domestiziert wurde, da dies geschah, bevor zuverlässige schriftliche Aufzeichnungen geführt wurden. Man nimmt an, dass er zuerst in China als Heilpflanze verwendet wurde, wahrscheinlich wegen seiner milden stimulierenden Eigenschaften, bevor er zu einem Getränk wurde, das wegen seines feinen Geschmacks verehrt wurde. Heutige Schätzungen gehen davon aus, dass die erste Verwendung vor 3.500 bis 4.000 Jahren stattfand. Aber: „Die erste eindeutige Erwähnung von Tee in einem Text stammt aus einem Arbeitsvertrag von vor etwa 2.000 Jahren“, sagt Lawrence Zhang, Historiker an der Hong Kong University of Science and Technology. „Zu den Aufgaben des Dieners gehörte es, auf den Markt zu gehen und diese Pflanze für seinen Herrn zu kaufen.“

Die frühesten archäologischen Belege für Teetrinken fallen in einen ähnlichen Zeitrahmen. Im Jahr 2016 wurden die charakteristischen molekularen Bestandteile des Tees in Pflanzenmaterial gefunden, das im Nordosten Chinas und in Tibet gesammelt wurde, und dann auf ein Alter von etwa 2.100 Jahren datiert1. Um jedoch noch weiter zurückzugehen, nämlich bis zur frühesten Geschichte des Tees, suchen Biologen nach Hinweisen in der DNA der heutigen Teepflanzen.

Auswahl von Merkmalen

Es ist zu einfach, sich vorzustellen, dass es einen Zeitpunkt gibt, an dem sich eine Wildpflanze in ein landwirtschaftliches Produkt verwandelt. „Normalerweise gibt es eine anfängliche Domestizierung, gefolgt von einer langen Periode der Verbesserung“, sagt Jonathan Wendel, ein Genomiker für Pflanzenevolution an der Iowa State University in Ames. „

Für jede Pflanze, die heute von Menschen angebaut wird, bedeutete diese anfängliche Domestizierung, dass der Mensch sich für wild wachsende Pflanzen interessierte – zunächst sammelte er zum Beispiel Früchte oder Blätter – und dann begann, sie für seinen eigenen Gebrauch zu kultivieren. Ob bewusst oder unbewusst, indem die Züchter bevorzugt die Pflanzen vermehren, die die gewünschten Eigenschaften aufweisen, setzen sie diese Art einer künstlichen Selektion aus.

Im Laufe der Zeit führt dies in der Regel zu großen Veränderungen der Art. So ist zum Beispiel Teosinte, der wilde Vorfahre des Mais, ein stark verzweigtes Wildgras, das viele winzige Ähren trägt – ein auffälliger Unterschied zu den robusten Einzelstängeln des kultivierten Mais, die nur wenige große Ähren hervorbringen. Im Gegensatz dazu sind jedoch die gezüchteten Paranüsse kaum von ihren wilden Vorfahren zu unterscheiden.

Der Ursprung des Tees wird durch die Tatsache getrübt, dass wilde C. sinensis-Pflanzen nie eindeutig identifiziert werden konnten. Enge Cousins von C. sinensis wachsen heute in China und den Nachbarländern wild, gehören aber eindeutig zu verschiedenen Arten. Und dort, wo wildwachsende C. sinensis gefunden wurde, gehen die meisten Wissenschaftler davon aus, dass es sich um verwilderte Pflanzen handelt, die von Nutzpflanzen abstammen.

Diese Situation ist nicht besonders ungewöhnlich. „Es ist zu einer Binsenweisheit geworden, dass die Wildformen der meisten unserer domestizierten Nutzpflanzen nicht existieren – sie können nicht gefunden werden“, sagt Wendel. Dafür gibt es viele Gründe, erklärt er. Die Pflanze könnte zum Beispiel selten gewesen sein und ausgerottet worden sein. Aber warum auch immer, das bedeutet, dass die Forscher nicht wissen, von welchem Punkt aus die Domestizierung des Tees erfolgte. Sie haben die Pflanze, die zuerst vom Menschen genutzt wurde, nicht gesehen und wissen daher nicht, welche Eigenschaften der modernen Pflanze vom Menschen eingeführt wurden. Vielmehr müssen sie versuchen, diese Informationen aus Hinweisen in der DNA der Pflanze und ihrer Biologie abzuleiten.

Bei der Züchtung von Tee wurden wahrscheinlich Eigenschaften wie ein höherer Ertrag ausgewählt, vielleicht durch die Auswahl von Pflanzen mit saisonaler Gleichmäßigkeit im Wachstum und Resistenz gegen Kälte und Krankheiten. Mit ziemlicher Sicherheit wurde aber auch auf die Produktion von Stoffen selektiert, die das Teetrinken zu einem angenehmen Erlebnis machen. „Die Qualität des Tees ist hauptsächlich auf seine sekundären Stoffwechselprodukte zurückzuführen“, sagt Colin Orians, Ökologe an der Tufts University in Medford, Massachusetts. Aber diese Chemikalien sind nicht dazu da, dass der Tee dem Menschen schmeckt“, sagt er. Vielmehr sind sie die Produkte biochemischer Prozesse, die das Überleben der Teepflanze sichern.

Wir können nicht mit Sicherheit sagen, warum sich jeder einzelne Bestandteil des Tees entwickelt hat, sagt Orians, aber einige allgemeine Prinzipien geben Hinweise. Das Koffein, das dem Tee seine stimulierende Wirkung verleiht, ist ein Nervengift für Insekten und andere wirbellose Tiere und könnte antimikrobielle Eigenschaften haben. Catechine – Verbindungen, die für die Bitterkeit des Tees verantwortlich sind und die für die potenziellen gesundheitlichen Vorteile des Teetrinkens verantwortlich gemacht werden – sind Flavonoide, eine Reihe von antioxidativen Molekülen, die den Pflanzen helfen, mit oxidativem Stress umzugehen. Einige bieten der Pflanze auch Schutz vor Pflanzenfressern oder schützen sie vor ultravioletter Strahlung. Und Theanin – die Chemikalie, die mit der potenziell beruhigenden Wirkung des Tees in Verbindung gebracht wird – ist eine Aminosäure, die wahrscheinlich zur Biochemie des Stickstoffs und zur Synthese des Pflanzenmaterials beiträgt.

Eine Kombination dieser Verbindungen lockte die Menschen zuerst zu den wilden Teepflanzen, aber seitdem hat sich ihr relatives Vorkommen wahrscheinlich durch künstliche Selektion verschoben. „Ich bezweifle nicht, dass wir Tee wegen des Koffeins zu mögen begannen“, sagt Orians, „aber wir mögen es auch, wenn unsere Genussmittel gut schmecken.“ Frühe Texte über Tee aus dem achten Jahrhundert zeigen, dass er oft mit zusätzlichen Aromen wie Zwiebeln, Ingwer, Salz oder Orangen zubereitet wurde, was darauf schließen lässt, dass der Tee allein nicht genießbar war. Der Geschmack wurde durch Innovationen bei der Verarbeitung der Blätter verbessert – diese Methoden ermöglichten die Herstellung von grünem, weißem, schwarzem und Oolong-Tee aus derselben Pflanze -, aber Tee wurde wahrscheinlich auch auf besseren Geschmack hin gezüchtet. Sicherlich wird auch heute noch viel mit der Züchtung von Teesorten mit neuen Geschmacksprofilen experimentiert, die durch selektive Züchtung entstanden sind. Aber es ist nicht klar, wann der Geschmack den Ausschlag für die Selektion gab.

A, C, G und Tee

In den letzten zwei Jahrzehnten haben genetische Analysen das Verständnis für die Ursprünge vieler Kulturpflanzen, darunter Mais, Oliven und Reis, verändert. Nun gesellt sich auch der Tee dazu.

Wenn Pflanzen domestiziert werden, unterscheiden sie sich genetisch immer mehr von ihren wilden Vorfahren. Sie akkumulieren Mutationen, die den Merkmalen zugrunde liegen, nach denen die Züchter selektieren, und Varianten, die auf Chromosomenregionen in der Nähe dieser Mutationen gefunden werden, können sich neben diesen ausbreiten. Im Laufe der Zeit sammeln sich auch zufällige genetische Unterschiede an. Daher verändern sich die Arten genetisch, und jeder Pflanzenstamm, der von den Züchtern von anderen Stämmen getrennt gehalten wird, entwickelt auch sein eigenes genetisches Profil. Ohne einen wilden Vorfahren, den man charakterisieren könnte, können diese Veränderungen nicht direkt beobachtet werden, aber die Katalogisierung der Genotypen der aktuellen Stämme ermöglicht es Genetikern, einen Teil dieser Geschichte abzuleiten.

Die Analyse der genetischen Unterschiede zwischen kultivierten Stämmen zeigt am zuverlässigsten, wie eng die Stämme miteinander verwandt sind. Je verwandter zwei Stämme sind, desto jünger ist ihr gemeinsamer Vorfahre. Genetiker können daher die heutigen Kultursorten analysieren, um Stammbäume zu erstellen, die ihre Verwandtschaft aufzeigen. Die Ableitung einer solchen Evolutionsgeschichte für Kulturpflanzen wird durch Kreuzungen zwischen Kultursorten erschwert, aber die daraus resultierenden Hybriden haben in der Regel Genotypen, die eindeutig eine Mischung aus zwei verschiedenen Gruppen von Elterngenen sind.

Genetiker können auch darauf schließen, welche Genomregionen von den Teebauern ausgewählt wurden. Wenn sich ein günstiges genetisches Merkmal schnell in einer Population ausbreitet – weil die Landwirte nur Teepflanzen züchten, die dieses Merkmal aufweisen -, wird eine ganze Chromosomenregion mitgenommen. Das bedeutet, dass andere Versionen der Genomregion verdrängt werden und dass sich der Abschnitt des Genoms zwischen Stämmen und einzelnen Pflanzen kaum unterscheidet – ein sicheres Zeichen für Genetiker, dass die Region ein oder mehrere Gene enthält, die mit einem wertvollen Merkmal zusammenhängen.

Forscher versuchen seit 20 Jahren, mit Hilfe der Genetik die Beziehungen zwischen Teestämmen zu bestimmen, und haben dabei immer ausgefeiltere genetische Instrumente eingesetzt. Heute gibt es etwa 1.500 Kultivare, die üblicherweise in bestimmte Gruppen eingeteilt werden. Am offensichtlichsten ist die Unterscheidung zwischen chinesischem Tee (C. sinensis var. sinensis) und Assam-Tee (C. sinensis var. assamica), der nach der Region Assam in Indien benannt ist, wo er zuerst angebaut wurde. Chinesischer Tee hat kleinere Blätter als Assam-Tee und verträgt kältere Klimazonen besser. Assam-Tee macht nur einen kleinen Teil des in China angebauten Tees aus, ist aber in Indien und anderen heißen Ländern weit verbreitet. Die Beziehung zwischen diesen beiden Sorten war jedoch lange Zeit unklar, und es war auch unklar, wie andere wichtige Unterarten, einschließlich Khmer-Tee, mit ihnen verwandt sind.

Arbeiten unter der Leitung von Lian-Ming Gao, einem Pflanzengenetiker am Kunming-Institut für Botanik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, deuten darauf hin, dass es drei verschiedene genetische Linien von Teepflanzen gibt. Das Team um Gao vertritt die provokante These, dass diese Erkenntnis darauf hindeutet, dass der Tee zu drei verschiedenen Zeiten domestiziert wurde. Die erste Sorte ist der chinesische Tee, der nach Ansicht der Autoren wahrscheinlich aus Südchina stammt. Es wurden jedoch zwei verschiedene Arten von Assam-Tee gefunden: ein chinesischer Tee aus der südwestlichen Provinz Yunnan und ein indischer Tee aus der Region Assam. Ihre Analysen zeigen auch, dass der Khmer-Tee keine eigenständige Linie ist, sondern eher eine Kreuzung aus den Sorten Assamica und Sinensis.

Die ersten Ergebnisse basierten auf Genomfragmenten von 300 Teeproben aus China und 92 aus Indien. Zwei weitere Studien von Gaos Team, bei denen Chloroplasten-DNA und ausgefeiltere Sequenzierungstechniken verwendet wurden, haben diese Gruppierungen dann bestätigt. Es wird seit langem vermutet, dass der chinesische und der Assam-Tee unterschiedliche Ursprünge haben könnten, aber die Idee, dass der Assam-Tee aus zwei verschiedenen Linien besteht, die getrennt domestiziert wurden, ist umstrittener.

Gaos Team nutzte dann seine genetischen Daten, um abzuschätzen, wann sich die drei Linien getrennt haben. Anhand der genetischen Unterschiede zwischen den Stämmen und einer Schätzung der Geschwindigkeit, mit der sich genetische Veränderungen in solchen Pflanzen ansammeln, können die Forscher berechnen, wann die Linien wahrscheinlich zuletzt einen gemeinsamen Vorfahren hatten. Solche Berechnungen legen nahe, dass sich die Sorten sinensis und assamica vor 22.000 Jahren trennten – lange vor dem vorgeschlagenen Datum für die Domestizierung des Tees und im Einklang mit zwei wilden Populationen, die unabhängig voneinander domestiziert wurden.

Das Datum für die Aufspaltung der chinesischen und indischen assamica-Linien ist mit 2.770 Jahren viel jünger – nachdem der Tee zum ersten Mal domestiziert wurde. Es ist daher umstritten, ob diese Linien unabhängig voneinander domestiziert wurden. Möglicherweise wurde die Assamica-Sorte nur einmal domestiziert und von Menschen von einer Region in die andere transportiert, so dass sie sich an den beiden Standorten getrennt weiterentwickeln konnte. „Es wurden drei verschiedene Genpools nachgewiesen“, sagt Wendel, „aber das ist weit entfernt von drei verschiedenen Domestizierungen.“

Xiao-Chun Wan, Biochemiker am State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization an der Anhui Agricultural University in China, ist ebenfalls skeptisch gegenüber dieser Schlussfolgerung. Im Jahr 2016 veröffentlichte Wans Gruppe eine Studie2 über die evolutionären Beziehungen des Tees, bei der ebenfalls Genomfragmente verwendet wurden, die eine klare Trennung zwischen der domestizierten C. sinensis und den wilden Teearten aufzeigte und zeigte, dass die Sorte sinensis einen eigenen genetischen Cluster mit der Sorte assamica bildet, obwohl er die indische und die chinesische Form von assamica nicht miteinander verglich.

In derselben Studie versuchte Wans Gruppe auch, genetische Fußabdrücke zu identifizieren, die den Selektionsprozess aufzeigen, den der domestizierte Tee durchlaufen hat. Sie fanden erste Hinweise auf eine Selektion für mehrere Enzyme, die an der Bildung von Sekundärmetaboliten, einschließlich Koffein, beteiligt sind. Ihre Arbeit zeigt die Art der Analyse, die jetzt, da ein vollständiges Genom zur Verfügung steht, noch leistungsfähiger werden sollte, sagt Wendel.

Das Genom von C. sinensis var. assamica3 wurde 2017 veröffentlicht, und Wans Gruppe veröffentlichte 2018 einen Sequenzentwurf4 für das Genom von C. sinensis var sinensis. Diese Daten gaben Aufschluss über die Evolution der Koffeinbiosynthese im Tee. Wan sagt, dass das Genom, für dessen Zusammenstellung seine Gruppe ein Jahrzehnt brauchte, „eine solide Grundlage für die Untersuchung der Domestizierung von Teepflanzen bietet“ und es ermöglicht, die Unterschiede zwischen den Sorten genauer zu untersuchen. Zunächst zeigte der Vergleich dieser vollständigen Genome, dass sich die Sorten assamica und sinensis viel früher als von Gaos Team angenommen auseinanderentwickelten, wobei die erste Schätzung 380.000-1.500.000 Jahre zurückliegt4.

Die Vermutung, dass die Sorten sinensis und assamica unabhängig voneinander domestiziert wurden, lenkt die Aufmerksamkeit auf die Ereignisse im neunzehnten Jahrhundert, als Großbritannien erstmals versuchte, Tee in Indien anzubauen. Ein entscheidender Fortschritt war, dass Robert Fortune, ein Botaniker aus Schottland, in den 1840er Jahren Teepflanzen aus China stahl, um in Indien Plantagen anzulegen – und dazu chinesische Teebauern mitbrachte. Fortunes Diebstahl steht im Einklang mit der Vorstellung, dass C. sinensis nur einmal domestiziert wurde – in China.

Zum Zeitpunkt des Diebstahls bauten die Briten bereits Tee in Indien an – allerdings die Sorte Assamica. Im Jahr 1823 hatte Robert Bruce, ebenfalls aus Schottland, das Assam-Tal bereist. Dort erfuhr er von einem wilden Tee, der von den Singpho-Indianern geerntet und konsumiert wurde – manchmal als Gemüse, manchmal als fermentiertes Getränk. Da die Pflanze größere Blätter hatte als der chinesische Tee, den er kannte, war sich Bruce nicht sicher, ob es sich um echten Tee handelte. Nach seinem Tod begann sein Bruder Charles Bruce mit dem Anbau von Assam-Tee in Indien – mehr als ein Jahrzehnt vor Fortunes Erfolgen.

Das Singpho-Volk könnte also für eine zweite, unabhängige Domestizierung des Tees verantwortlich gewesen sein, obwohl die Möglichkeit besteht, dass wandernde Stämme wie das Shan-Volk in Südostasien diesen Tee von anderswo nach Assam brachten. Es könnte auch sein, dass der Assam-Tee unabhängig davon in China domestiziert wurde. Aber Yunnan, die Hauptprovinz in China, in der dieser Tee angebaut wird, ist weniger als 1.000 Kilometer von Assam entfernt. Ein landwirtschaftlicher Austausch scheint daher möglich.

Genetische Analysen werden die Beziehungen zwischen den Assamica-Sorten aufklären. Solche Methoden werden jedoch am besten in Verbindung mit historischen und archäologischen Beweisen angewandt.

Neue Teesorten

Das andere Problem bei der Definition der Domestizierung ist, dass die Teesorten immer noch weiterentwickelt werden. Eric Scott, ein Doktorand an der Tufts University, der mit den Orians über pflanzliche Abwehrmechanismen arbeitet, verbrachte Juni und Juli 2017 in der Shanfu Tea Company in Shaxian, China, und untersuchte, wie Teebauern verschiedene Sorten verwenden, um die beste Version einer neuen, beliebten Teesorte herzustellen.

Die Grüne Teeschrecke (Empoasca onukii) ist ein Insekt, das Teepflanzen frisst, und die herkömmliche Reaktion auf einen Angriff war, die befallenen Blätter zu entsorgen. Doch in den 1930er Jahren stellten Bauern in Taiwan fest, dass die überlebenden Blätter einen hervorragenden Tee ergaben. Bei einem Befall mit Blatthüpfer reagieren die Teepflanzen mit einem chemischen Alarmsignal, das Springspinnen anlockt, die natürliche Feinde der Blatthüpfer sind. „Diese Alarmsignale sind zufällig köstlich“, sagt Scott. „Sie haben ein wirklich schönes honigartiges, fruchtiges Aroma, das in den verarbeiteten Tee gelangt und die Qualität wirklich erhöht. Dieser Eastern-Beauty-Tee ist derzeit in Mode, so dass die Landwirte erforschen, welche Sorten sich durch ihren Abwehrmechanismus gegen dieses Insekt am günstigsten verändern.

Scott betont, dass dies nur ein Beispiel dafür ist, dass die Landwirte neue Sorten erforschen, um besseren Tee zu produzieren, zusammen mit theaninreichen, catechinarmen Albino-Mutanten und lila-blättrigen Sorten. Zhang stimmt dem zu und sagt, dass die Teeproduktion in Indien auf „große Plantagen, industrialisierte Verarbeitung und eine zentralere Qualitätskontrolle“ ausgerichtet ist, während in Ostasien der Tee meist auf kleinen Farmen und mit größerer Diversifizierung angebaut wird. „Tee ist ständig in Bewegung“, sagt er.

Da die Selektionskraft des Menschen niemals stillsteht, wird sich auch die Genetik ständig verändern, sagt Orians. „Die Domestizierung endet nie.“