Teen kasvu

Legendan mukaan buddhalaismunkki Bodhidharma vietti noin vuonna 500 ad 500 yhdeksän vuotta luolan seinää vasten meditoiden äänettömästi, mutta pysyen kuitenkin hereillä ja keskittyneenä. Lopulta hän kuitenkin torkahti, ja herättyään hän oli niin vihainen itselleen, että hän repi silmäluomensa irti ja heitti ne inhoten maahan. Hylätystä lihasta kasvoi kasvi, josta Bodhidharman seuraajat saattoivat valmistaa juomaa, joka sekä stimuloi heidän mieltään että rauhoitti heidän hermojaan. Se oli ensimmäinen teekasvi, ja juoma sopi erinomaisesti meditoiville munkille.

Kasvin hiljattain sekvensoitu genomi kertoo kuitenkin toisenlaista tarinaa, mikä tarkoittaa, että tiedemiehet joutuvat rakentamaan uskottavamman selonteon teen muuttumisesta Kiinassa villiintyneenä kasvaneesta kasvista viljelykasviksi, joka on veden jälkeen maailman toiseksi suosituimman juoman perusta. Maailman väestö juo päivittäin yli 2 miljardia kupillista teetä. Teetä viljellään kaupallisesti yli 60 maassa, ja sen vuotuinen sato on yli 5 miljoonaa tonnia lehtiä, jotka poimitaan tai leikataan kasvien tuoreimmasta kasvustosta.

Teekasvin matka näkyy sen nimessä Camellia sinensis. Camellia viittaa siihen, että tee on puuvartinen kasvi, joka on läheistä sukua koristepensaille, jotka ovat ansainneet paikkansa lukemattomissa puutarhoissa kukkiensa ansiosta, ja sinensis tarkoittaa sen kiinalaista alkuperää.

Teen tuotannon ja kulutuksen leviäminen Kiinasta muualle maailmaan on hyvin dokumentoitu. Japaniin teetä vei eräs toinen buddhalaispappi noin vuonna 1200. Hollantilaiset toivat teetä Eurooppaan vuonna 1610, ja englantilaiset oppivat maistamaan sitä noin 50 vuotta myöhemmin. Kiina toimitti teetä länsimaihin 1800-luvun puoliväliin asti, mutta vuosikymmeniä kestäneiden jännitteiden ja oopiumisotien jälkeen Britannia pyrki viljelemään teetä itse Intiassa. Sieltä teeviljely levisi brittiläiseen imperiumiin ja sen ulkopuolelle.

Mutta on vaikeampi määrittää, milloin, missä ja miksi teetä kesytettiin ensimmäisen kerran, sillä se tapahtui ennen kuin luotettavia kirjallisia merkintöjä alettiin pitää. Teetä käytettiin luultavasti ensin Kiinassa lääkekasvina, todennäköisesti sen lievien stimuloivien ominaisuuksien vuoksi, ennen kuin siitä tuli hienostuneen makunsa vuoksi arvostettu juoma. Nykyisten arvioiden mukaan tämä ensimmäinen käyttö ajoittuu 3 500-4 000 vuoden taakse. Ensimmäinen yksiselitteinen maininta teestä tekstissä on kuitenkin peräisin noin 2 000 vuoden takaisesta työsopimuksesta”, sanoo Lawrence Zhang, Hongkongin tiede- ja teknologiayliopiston historioitsija. ”Palvelijan tehtävänä oli muun muassa käydä markkinoilla ja ostaa tämä kasvi isännälleen.”

Varhaisimmat arkeologiset todisteet teenjuonnista sijoittuvat samalle ajanjaksolle. Vuonna 2016 Koillis-Kiinasta ja Tiibetistä kerätystä kasvimateriaalista löydettiin teen tunnusomaisia molekyylikomponentteja, jotka sitten hiiliajoitettiin noin 2100 vuoden ikäisiksi1. Mutta mennäkseen vielä kauemmas taaksepäin, teen varhaisimpaan kotimaiseen historiaan, biologit etsivät johtolankoja nykyisten teekasvien DNA:sta.

Ominaisuuksien valinta

On liian yksinkertaista kuvitella, että on olemassa hetki, jolloin luonnonvarainen kasvi muuttuu maataloustuotteeksi. ”Yleensä aluksi tapahtuu kesyttäminen, jota seuraa pitkä parannusjakso”, sanoo Jonathan Wendel, kasvien evoluutiogenomiikan tutkija Iowa State Universityssä Amesissa. ”Ja tämä parantaminen jatkuu edelleen monissa kasveissamme ja eläimissämme.”

Jokaisen ihmisen nykyisin viljelemän kasvin kohdalla tämä alkuperäinen kesyttäminen merkitsi sitä, että ihmiset kiinnostuivat luonnonvaraisista kasveista – aluksi he keräsivät esimerkiksi hedelmiä tai lehtiä – ja alkoivat sitten viljellä niitä omaan käyttöönsä. Tietoisesti tai tiedostamattaan viljelijät, jotka kasvattavat mieluiten kasveja, jotka tuottavat parhaiten heidän haluamiaan ominaisuuksia, altistavat kyseisen lajin keinotekoiselle valinnalle.

Ajan mittaan tämä johtaa yleensä suuriin muutoksiin lajissa. Esimerkiksi teosinte, maissin (maissin) villi esi-isä, on erittäin haaroittunut luonnonvarainen ruoho, joka tuottaa monia pieniä tähkäpäitä – silmiinpistävän erilainen kuin viljellyn maissin vankat yksittäiset varret, jotka tuottavat vain muutamia suuria tähkäpäitä. Sitä vastoin viljellyt parapähkinät ovat lähes erottamattomia luonnonvaraisista esi-isistään.

Teen alkuperää hämärtää se, että luonnonvaraisia C. sinensis -kasveja ei ole koskaan pystytty yksiselitteisesti tunnistamaan. Kiinassa ja naapurimaissa kasvaa nykyään luonnonvaraisena C. sinensiksen lähiserkkuja, mutta ne kuuluvat selvästi eri lajeihin. Ja siellä, missä luonnonvaraisesti kasvavaa C. sinensis -lajia on löydetty, useimmat tutkijat uskovat, että tällaiset kasvit ovat viljelykasveista peräisin olevia luonnonvaraisia kasveja.

Tämä tilanne ei ole erityisen epätavallinen. ”On tullut tosiasia, että useimpien kesytettyjen viljelykasvien luonnonvaraisia muotoja ei ole olemassa – niitä ei löydy”, Wendel sanoo. Tähän on monia syitä, hän selittää. Kasvi on saattanut olla esimerkiksi harvinainen ja hävinnyt sukupuuttoon. Mutta miksi se sitten olikin, se tarkoittaa, että tutkijat eivät tiedä, mistä pisteestä teen kesyttäminen lähti liikkeelle. He eivät ole nähneet kasvia, jota ihmiset hyödynsivät ensimmäisenä, joten he eivät tiedä, mitkä nykykasvin ominaisuuksista ovat peräisin ihmisiltä. Pikemminkin heidän on yritettävä päätellä tämä tieto kasvin DNA:ssa ja biologiassa olevista vihjeistä.

Teetä jalostettaessa on luultavasti valittu ominaisuuksia, kuten korkeampi sato, ehkä valitsemalla kasveja, joiden kasvu on kausittain tasaista ja jotka ovat vastustuskykyisiä kylmää ja tauteja vastaan. Mutta lähes varmasti on myös valikoitu sellaisten yhdisteiden tuotantoon, jotka tekevät teen juomisesta miellyttävän kokemuksen. ”Teen laatu johtuu pääasiassa sen sekundaarisista aineenvaihduntatuotteista”, sanoo Colin Orians, ekologi Tuftsin yliopistossa Medfordissa Massachusettsissa. Hänen mukaansa nämä kemikaalit ”eivät kuitenkaan ole olemassa, jotta tee maistuisi ihmiselle hyvältä”. Sen sijaan ne ovat sellaisten biokemiallisten reittien tuotteita, jotka auttavat teekasvia selviytymään.

Oriansin mukaan emme voi olla varmoja siitä, miksi kukin teen ainesosa on kehittynyt, mutta jotkut yleiset periaatteet antavat viitteitä. Kofeiini, joka antaa teelle sen stimuloivan vaikutuksen, on hermomyrkkyä hyönteisille ja muille selkärangattomille, ja sillä saattaa olla antimikrobisia etuja. Katekiinit – yhdisteet, jotka tekevät teestä kitkerää ja joiden katsotaan välittävän teen juomisen mahdollisia terveysvaikutuksia – ovat flavonoideja, jotka ovat antioksidanttimolekyylejä, jotka auttavat kasveja selviytymään hapetusstressistä. Jotkut niistä myös suojaavat kasvia kasvinsyöjiltä tai suojaavat sitä ultraviolettisäteilyltä. Ja teaniini – kemikaali, joka yhdistetään teen mahdollisiin rauhoittaviin vaikutuksiin – on aminohappo, joka todennäköisesti osallistuu typen biokemiaan ja kasvimateriaalin synteesiin.

Joku näiden yhdisteiden yhdistelmä houkutteli ensin ihmisiä luonnonvaraisten teekasvien pariin, mutta sittemmin keinotekoinen valinta on luultavasti siirtänyt niiden suhteellisia runsauksia. ”Minulla ei ole epäilystäkään siitä, että aloimme pitää teestä kofeiinin takia”, Orians sanoo, ”mutta haluamme piristeidemme maistuvan myös hyvältä.” Kahdeksannelta vuosisadalta peräisin olevista varhaisista teetä käsittelevistä teksteistä käy ilmi, että teetä valmistettiin usein lisämakujen, kuten sipulin, inkiväärin, suolan tai appelsiinin, kanssa, mikä viittaa siihen, että pelkkä tee ei maistunut. Lehtien käsittelyä koskevat innovaatiot paransivat makua – näiden menetelmien ansiosta samasta kasvista voitiin valmistaa vihreää, valkoista, mustaa ja oolong-teetä – mutta teetä todennäköisesti myös jalostettiin paremman maun saavuttamiseksi. Vielä nykyäänkin tehdään paljon kokeiluja valikoivalla jalostuksella luotujen teelajikkeiden viljelyssä, joilla on uusia makuprofiileja. Mutta ei ole selvää, milloin maku alkoi ohjata valintaa.

A, C, G ja tee

Viimeisten kahden vuosikymmenen aikana geneettiset analyysit ovat muuttaneet ymmärrystä monien viljelykasvien, kuten maissin, oliivien ja riisin, alkuperästä. Nyt tee on liittymässä niihin.

Kun kasveja kesytetään, ne eroavat geneettisesti yhä enemmän luonnonvaraisista esi-isistään. Niihin kertyy mutaatioita, jotka ovat niiden ominaisuuksien taustalla, joita viljelijät valitsevat, ja näiden mutaatioiden lähellä olevilta kromosomien alueilta löytyvät variantit voivat levitä niiden rinnalle. Ajan myötä myös satunnaisia geneettisiä eroja kertyy. Näin ollen lajit muuttuvat geneettisesti, ja jokainen kasvikanta, jota kasvattajat pitävät erillään muista kannoista, kehittää myös oman geneettisen profiilinsa. Ilman luonnosteltavaa villiä esi-isää näitä muutoksia ei voida havaita suoraan, mutta luetteloimalla nykyisten kantojen genotyyppejä geneetikot voivat päätellä osan tästä historiasta.

Viljeltyjen kantojen geneettisten erojen analyysi paljastaa luotettavimmin, kuinka läheistä sukua kannat ovat. Mitä enemmän sukua kaksi kantaa osoittautuu olevan, sitä lähempänä ne ovat jakaneet yhteisen esi-isänsä. Geenitutkijat voivat siis analysoida nykyisiä lajikkeita ja piirtää niiden sukulaisuussuhteita kuvaavia sukupuita. Viljeltyjen kasvien evoluutiohistorian selvittämistä hankaloittavat lajikkeiden väliset risteytykset, mutta tuloksena syntyvillä hybrideillä on yleensä genotyyppejä, jotka ovat selvästi sekoitus kahdesta erillisestä vanhempien geeniryhmästä.

Genetiikan tutkijat voivat myös päätellä, mitkä perimän alueet teeviljelijät ovat valinneet. Kun suotuisa geneettinen ominaisuus leviää nopeasti populaatiossa – koska viljelijät ovat päättäneet kasvattaa vain sellaisia teekasveja, joilla se on – kokonainen kromosomialue tarttuu mukaan. Tämä tarkoittaa, että muut versiot genomialueesta karkotetaan ja että genomin osa ei juurikaan vaihtele eri kantojen ja yksittäisten kasvien välillä – tämä on geneetikoille varma merkki siitä, että alue sisältää yhden tai useamman arvokkaaseen ominaisuuteen liittyvän geenin.

Tutkijat ovat käyttäneet genetiikkaa teekantojen välisten sukulaisuussuhteiden selvittämiseen jo 20 vuoden ajan, ja he ovat käyttäneet yhä kehittyneempiä geneettisiä työkaluja. Nykyään on olemassa noin 1 500 lajiketta, jotka on perinteisesti ryhmitelty tietyllä tavalla. Selkein jako on kiinalaisen teen (C. sinensis var. sinensis) ja Assam-teen (C. sinensis var. assamica) välillä, joka on nimetty Intiassa sijaitsevan Assamin alueen mukaan, jossa sitä alun perin kasvatettiin. Kiinalaisella teellä on pienemmät lehdet kuin Assam-teellä, ja se sietää paremmin kylmempää ilmastoa. Assam-tee muodostaa vain pienen osan Kiinassa viljellystä teestä, mutta sitä viljellään laajalti Intiassa ja muissa lämpimissä maissa. Näiden kahden lajikkeen välinen suhde on kuitenkin ollut pitkään epäselvä, ja on myös ollut epäselvää, miten muut tärkeimmät alatyypit, kuten khmer-tee, liittyvät niihin.

Kiinan tiedeakatemian Kunmingin kasvien evoluutiogenetiikan instituutissa työskentelevän kasvigeenikko Lian-Ming Gaon johtama työ viittaa siihen, että teekasveilla on kolme erillistä geneettistä sukulinjaa. Provokatiivisesti Gaon työryhmä ehdottaa, että tämä havainto viittaa siihen, että tee on kesytetty kolmeen eri kertaan. Ensimmäinen laji on kiinalainen tee, joka on kirjoittajien mukaan todennäköisesti peräisin Etelä-Kiinasta. He löytävät kuitenkin kaksi erilaista Assam-teetä: kiinalaista teetä lounaisesta Yunnanin maakunnasta ja intialaista Assamin alueelta. Heidän analyysinsä osoittavat myös, että khmer-tee ei ole oma erillinen sukulinjansa, vaan pikemminkin assamica- ja sinensis-lajikkeiden risteymä.

Ensimmäiset havainnot perustuivat 300:sta kiinalaisesta ja 92:sta intialaisesta teenäytteestä saatuihin genomipalasiin. Gaon ryhmän kaksi muuta tutkimusta, joissa käytettiin kloroplastien DNA:ta ja kehittyneempiä sekvensointitekniikoita, ovat sittemmin tukeneet näitä ryhmittelyjä. Pitkään on esitetty, että kiinalaisella ja assamilaisella teellä voisi olla erilainen alkuperä, mutta ajatus siitä, että assamilainen tee koostuu kahdesta erillisestä linjasta, jotka kesytettiin erikseen, on kiistanalaisempi.

Gaon ryhmä käytti sitten geneettisiä tietojaan arvioidakseen, milloin nämä kolme linjaa erosivat toisistaan. Kun otetaan huomioon kantojen väliset geneettiset erot ja sitten arvioidaan, kuinka nopeasti geneettiset muutokset kasaantuvat tällaisiin kasveihin, tutkijat voivat laskea, milloin linjoilla on todennäköisesti viimeksi ollut yhteinen esi-isä. Tällaiset laskelmat osoittivat, että sinensis- ja assamica-lajikkeet erosivat toisistaan 22 000 vuotta sitten – kauan ennen kuin teetä on ehdotettu kesytettäväksi, ja ne sopivat yhteen sen kanssa, että kaksi luonnonvaraista populaatiota on kesytetty toisistaan riippumatta.

Kiinalaisen ja intialaisen assamica-linjan eroamisajankohta on paljon myöhäisempi, 2770 vuotta sitten – sen jälkeen, kun teetä alettiin ensin kesyttää. Näin ollen voidaan keskustella siitä, onko nämä linjat kesytetty itsenäisesti. Mahdollisesti assamica-lajike kesytettiin vain kerran, ja ihmiset kuljettivat sen alueelta toiselle, jolloin se kehittyi erikseen molemmissa paikoissa. ”Kolme erilaista geenipoolia on osoitettu”, Wendel sanoo, ”mutta se on kaukana kolmesta erilaisesta domestikaatiosta.”

Xiao-Chun Wan, biokemisti Anhuin maatalousyliopiston State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization -laboratoriossa Kiinassa, suhtautuu myös tähän johtopäätökseen epäilevästi. Wanin ryhmä julkaisi vuonna 2016 tutkimuksen2 teen evolutiivisista suhteista, jossa käytettiin myös genomipalasia, ja joka osoitti selvän eron kesytetyn C. sinensis -lajikkeen ja luonnonvaraisten teelajien välillä ja osoitti, että sinensis-laji muodostaa geneettisen klusterin erillään assamica-lajikkeesta, vaikkei hän vertaillutkaan intialaista ja kiinalaista assamica-lajiketta.

Samaisessa tutkimuksessaan Wanin ryhmä pyrki myös tunnistamaan geneettisiä jalanjälkiä, jotka paljastaisivat, minkälaisen valintatapahtuman kotieläimeksi kasvatetut teelajikkeet ovat käyneet läpi. He löysivät alustavia todisteita valinnasta useiden sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden, kuten kofeiinin, tuottamiseen osallistuvien entsyymien osalta. Heidän työnsä osoittaa, millaisia analyysejä pitäisi tehdä entistä tehokkaammin nyt, kun täydellinen genomi on saatavilla, sanoo Wendel.

C. sinensis var. assamica -genomi3 julkaistiin vuonna 2017, ja Wanin ryhmä julkaisi C. sinensis var. sinensis -genomin sekvenssiluonnoksen4 vuonna 2018. Nämä tiedot antoivat tietoa kofeiinin biosynteesin evoluutiosta teessä. Wan sanoo, että genomi, jonka kokoaminen hänen ryhmältään kesti vuosikymmenen, ”tarjoaa vankan perustan teekasvien domestikaation tutkimiselle”, mikä mahdollistaa tarkempien tutkimusten tekemisen kantojen välisistä eroista. Aluksi näiden täydellisten genomien vertailu osoitti, että assamica- ja sinensis-lajikkeet erosivat toisistaan paljon aikaisemmin kuin Gaon ryhmä oli esittänyt, ensimmäisen arvion mukaan 380 000-1 500 000 vuotta sitten4.

Esitys siitä, että sinensis- ja assamica-lajikkeet kesytettiin toisistaan riippumatta, kiinnittää huomion 1800-luvun tapahtumiin, jolloin Iso-Britannia yritti ensimmäisen kerran viljellä teetä Intiassa. Ratkaiseva edistysaskel tapahtui, kun skotlantilainen kasvitieteilijä Robert Fortune varasti 1840-luvulla teekasveja Kiinasta aloittaakseen istutukset Intiassa – ja toi mukanaan kiinalaisia teeviljelijöitä. Fortunen ryöstö on sopusoinnussa sen ajatuksen kanssa, että C. sinensis oli kesytetty vain kerran – Kiinassa.

Varkauden aikaan Britannia viljeli jo jonkin verran teetä Intiassa – mutta se oli assamica-lajiketta. Vuonna 1823 myös skotlantilainen Robert Bruce oli matkustanut Assamin laaksoa pitkin. Siellä hän kuuli villistä teestä, jota singphojen alkuperäiskansat keräsivät ja nauttivat – joskus vihanneksena, joskus fermentoituna juomana. Koska kasvilla oli suuremmat lehdet kuin hänen tuntemallaan kiinalaisella teellä, Bruce oli epävarma siitä, oliko se aitoa teetä. Hänen kuolemansa jälkeen hänen veljensä Charles Bruce alkoi viljellä Assam-teetä Intiassa – yli kymmenen vuotta ennen Fortunen urotöitä.

Singpho-kansa on siis saattanut olla vastuussa teen toisesta, itsenäisestä kesyttämisestä, vaikka edelleen on mahdollista, että vaeltavat heimot, kuten Kaakkois-Aasian shan-kansa, toivat tämän teen Assamiin muualta. Voi myös olla, että Assamin tee kesytettiin Kiinassa itsenäisesti. Yunnan, Kiinan tärkein maakunta, jossa tätä teetä viljellään, on kuitenkin alle 1 000 kilometrin päässä Assamista. Maataloudellinen vaihto vaikuttaa siis mahdolliselta.

Geneettiset analyysit selventävät assamica-lajikkeiden välisiä suhteita. Tällaisia menetelmiä on kuitenkin parasta käyttää yhdessä historiallisten ja arkeologisten todisteiden kanssa.

Uudet panimot

Toinen ongelma domestikaation määrittelyssä on se, että teelajikkeet ovat edelleen jalostumassa. Eric Scott, Tuftsin yliopiston tohtorikoulutettava, joka työskentelee Oriansin kanssa kasvien puolustusmekanismien parissa, vietti kesä- ja heinäkuun 2017 Shanfu Tea Companyssa Shaxianissa Kiinassa tutkiessaan, miten teeviljelijät käyttävät eri lajikkeita tehdäkseen parhaan version vastikään suositusta teetyypistä.

Vihreän lehden lehtikirppu (Empoasca onukii) on hyönteinen, joka syö teekasveja, ja perinteinen reaktio hyökkäykselle on ollut, että tartunnan saaneista lehdistä on tehty hävitys. Mutta 1930-luvulla Taiwanin maanviljelijät huomasivat, että eloonjääneistä lehdistä saatiin erinomaista teetä. Kun lehtisirkat hyökkäävät, teekasvit reagoivat tuottamalla kemiallisen hälytyssignaalin, joka houkuttelee hyppyhämähäkkejä, lehtisirkkojen luonnollista saalistajaa. ”Nämä hälytyssignaalit sattuvat olemaan herkullisia”, Scott sanoo. ”Niissä on todella miellyttävä hunajainen, hedelmäinen aromi, joka päätyy jalostettuun teehen ja todella parantaa sen laatua.” Tämä Eastern Beauty -tee on tällä hetkellä muodissa, joten viljelijät tutkivat, mitkä lajikkeet muuttuvat suotuisimmin puolustusmekanismiltaan tätä hyönteistä vastaan.

Scott korostaa, että tämä on vain yksi esimerkki siitä, että viljelijät tutkivat uusia lajikkeita parempien teelaatujen aikaansaamiseksi, teaniinirikkaiden, katekiinipitoisten, katekiiniköyhien albiinomutaatioiden ja purppuralehtisten lajikkeiden ohella. Zhang on samaa mieltä ja sanoo, että Intian teetuotannossa keskitytään ”suuriin viljelmiin, teolliseen jalostukseen ja keskitettyyn laadunvalvontaan”, kun taas Itä-Aasiassa teetä viljellään enimmäkseen pienillä tiloilla ja monipuolisemmin. ”Tee on jatkuvassa liikkeessä”, hän sanoo.

Koska ihmisten valikoiva voima ei koskaan pysy paikoillaan, genetiikka muuttuu aina, Orians sanoo. ”Domestikaatio ei lopu koskaan.”