O crescimento do chá

Em cerca de 500, segundo a lenda, o monge budista Bodhidharma passou nove anos de frente para a parede de uma caverna, meditando silenciosamente, mas permanecendo acordado e concentrado. Eventualmente, porém, ele adormeceu, e quando acordou estava tão zangado consigo mesmo que arrancou as pálpebras e as atirou ao chão com repugnância. Dessa carne descartada cresceu uma planta da qual os seguidores de Bodhidharma podiam fazer uma bebida que tanto estimulava suas mentes quanto acalmava seus nervos. Foi a primeira planta de chá, e a bebida era perfeita para meditar monges.

O genoma da planta recentemente sequenciado conta uma história diferente, no entanto, o que significa que os cientistas terão de construir um relato mais plausível da transformação do chá de uma planta que cresce selvagem na China para uma cultura que é a base da segunda bebida mais popular do mundo, depois da água. Todos os dias a população mundial consome mais de 2 bilhões de xícaras de chá. O chá é cultivado comercialmente em mais de 60 países e produz uma colheita anual de mais de 5 milhões de toneladas de folhas, que são arrancadas ou cortadas do crescimento mais fresco das plantas.

A jornada da planta do chá reflecte-se no seu nome, Camellia sinensis. Camellia indica que o chá é uma planta lenhosa, intimamente relacionada com os arbustos ornamentais que ganharam um lugar em inúmeros jardins devido às suas flores, e sinensis significa a sua origem chinesa.

A propagação da produção e consumo de chá da China para o resto do mundo está bem documentada. O chá foi levado ao Japão por outro sacerdote budista por volta do ano 1200. Os holandeses trouxeram o chá para a Europa em 1610, e os ingleses desenvolveram um gosto por ele cerca de 50 anos mais tarde. Até meados do século XIX, a China fornecia chá ao Ocidente, mas após décadas de tensão, resultando na Guerra do Ópio, a Grã-Bretanha procurou cultivar chá para si mesma na Índia. De lá, o cultivo do chá espalhou-se pelo Império Britânico e além.

Mas é mais difícil determinar quando, onde e porque o chá foi domesticado pela primeira vez, como ocorreu antes de registros escritos confiáveis começarem a ser mantidos. Pensa-se que tenha sido usado pela primeira vez na China como erva medicinal, provavelmente favorecida pelas suas propriedades estimulantes suaves, antes de se tornar uma bebida venerada pelos seus delicados sabores. As estimativas atuais situam esse primeiro uso entre 3.500 e 4.000 anos atrás. Mas, “a primeira menção inequívoca ao chá em um texto veio de um contrato de trabalho de cerca de 2.000 anos atrás”, diz Lawrence Zhang, historiador da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong. “Uma das coisas que o criado deveria fazer era ir ao mercado e comprar esta planta para o seu mestre”

As primeiras provas arqueológicas de beber chá caem em um período de tempo semelhante. Em 2016, os componentes moleculares distintos do chá foram encontrados em matéria vegetal coletada no nordeste da China e no Tibete, e depois datada de carbono para cerca de 2.100 anos1. Mas para ir mais longe, para a história mais antiga do chá, os biólogos estão à procura de pistas no DNA das plantas de chá de hoje.

Escolhendo traços

É demasiado simplista imaginar que há um momento em que uma planta selvagem se transforma num produto agrícola. “Normalmente há uma domesticação inicial seguida de um longo período de melhoramento”, diz Jonathan Wendel, um genomicista evolucionista de plantas da Universidade Estadual de Iowa, em Ames. “E essa melhoria ainda está ocorrendo em muitas das nossas plantas e animais”

Para cada planta atualmente cultivada pelo homem, essa domesticação inicial envolveu o homem se interessando pelas plantas que crescem na natureza – primeiro colhendo frutos ou folhas, por exemplo – e depois começando a cultivá-las para seu próprio uso”. Conscientemente ou não, os cultivadores propagam preferencialmente as plantas que melhor fornecem as qualidades que eles querem expondo essa espécie à seleção artificial.

O tempo todo, isso geralmente resulta em grandes mudanças para a espécie. Por exemplo, o teosinte, o ancestral selvagem do milho, é uma erva silvestre altamente ramificada, com muitas espigas minúsculas de milho – muito diferente dos robustos caules únicos de milho cultivado que produzem apenas algumas espigas grandes. Em contraste, porém, as castanhas do Brasil cultivadas são quase indistinguíveis dos seus antepassados selvagens.

As origens do chá são nebulosas pelo facto de as plantas selvagens de C. sinensis nunca terem sido inequivocamente identificadas. Primos próximos de C. sinensis crescem hoje em dia selvagens na China e países vizinhos, mas pertencem claramente a espécies diferentes. E onde a C. sinensis selvagem foi encontrada, a maioria dos cientistas pensa que tais plantas são selvagens descendentes de culturas.

Esta situação não é particularmente incomum. “Tornou-se uma verdade que as formas selvagens da maioria das nossas culturas domesticadas não existem – elas não podem ser encontradas”, diz Wendel. Há muitas razões para isso, explica ele. A planta pode ter sido rara e levada à extinção, por exemplo. Mas por que foi, isso significa que os pesquisadores não sabem o ponto a partir do qual a domesticação do chá prosseguiu. Eles não viram a planta que foi explorada pela primeira vez pelos humanos, por isso não sabem quais dos traços da planta moderna foram introduzidos pelas pessoas. Pelo contrário, eles devem tentar inferir esta informação a partir de dicas no DNA da planta e sua biologia.

A criação do chá provavelmente foi selecionada por características como maior rendimento, talvez escolhendo plantas com uniformidade sazonal no crescimento e resistência ao frio e a doenças. Mas, quase certamente, também teria havido seleção para a produção de compostos que fazem do chá uma experiência prazerosa. “A qualidade do chá deve-se principalmente aos seus metabolitos secundários”, diz Colin Orians, ecologista da Tufts University em Medford, Massachusetts. Mas estes químicos “não estão lá para fazer o chá ter um sabor bom para os humanos”, diz ele. Em vez disso, eles são os produtos de vias bioquímicas que ajudam a sobrevivência da planta do chá.

Não podemos ter certeza porque cada um dos componentes do chá evoluiu, dizem os Orians, mas alguns princípios gerais fornecem pistas. A cafeína que dá ao chá seus efeitos estimulantes é uma neurotoxina para insetos e outros invertebrados, e pode ter benefícios antimicrobianos. As catequinas – compostos que contribuem para o amargor do chá e são creditados como mediadores dos potenciais benefícios para a saúde da ingestão do chá – são flavonóides, que são uma gama de moléculas antioxidantes que ajudam as plantas a lidar com o estresse oxidativo. Algumas também oferecem proteção às plantas contra herbívoros ou protegem-nas da radiação ultravioleta. E a teanina – o químico ligado aos efeitos calmantes potenciais do chá – é um aminoácido que provavelmente contribui para a bioquímica do nitrogênio e a síntese de material vegetal.

Algumas combinações destes compostos atraíram primeiro as pessoas para as plantas de chá selvagens, mas desde então, suas abundâncias relativas foram provavelmente deslocadas pela seleção artificial. “Não tenho dúvidas de que começamos a gostar de chá por causa da cafeína”, diz Orians, “mas nós gostamos que nossos estimulantes também tenham um bom sabor”. Os primeiros textos sobre o chá, datados do século VIII, mostram que ele era muitas vezes preparado com sabores extras, como cebola, gengibre, sal ou laranja, sugerindo que só o chá era desagradável. O sabor foi melhorado por inovações no processamento das folhas – estes métodos permitiram a produção de chás verdes, brancos, pretos e oolongos da mesma planta – mas também era provável que o chá tivesse sido criado para um melhor sabor. Certamente, há muita experimentação no cultivo de cultivares de chá – variedades criadas através do cultivo selectivo – com novos perfis de sabor, ainda hoje. Mas não é claro quando o sabor começou a impulsionar a seleção.

A, C, G e chá

Nas últimas duas décadas, as análises genéticas transformaram a compreensão das origens de muitas culturas, incluindo milho, azeitonas e arroz. Agora, o chá está se juntando a eles.

Como as plantas são domesticadas, elas se tornam cada vez mais geneticamente distintas de seus ancestrais selvagens. Elas acumulam mutações que estão na base das características para as quais os cultivadores selecionam, e variantes encontradas em regiões de cromossomos próximas a essas mutações podem se espalhar ao seu lado. Com o passar do tempo, as diferenças genéticas aleatórias também são acumuladas. Portanto, as espécies mudam geneticamente, e cada variedade vegetal que é mantida separada de outras variedades pelos cultivadores também desenvolverá o seu próprio perfil genético. Sem um ancestral selvagem para caracterizar, estas mudanças não podem ser observadas diretamente, mas a catalogação dos genótipos das cepas atuais permite aos geneticistas inferir parte desta história.

Análise das diferenças genéticas entre as cepas cultivadas revela de forma mais confiável o quão intimamente relacionadas as cepas estão. Quanto mais relacionadas se tornam duas estirpes, mais recentemente elas compartilharam um ancestral comum. Os geneticistas podem, portanto, analisar as cultivares atuais para desenhar árvores genealógicas que retratam suas relações. Derivar tais histórias evolutivas para plantas cultivadas é complicado pelos cruzamentos entre cultivares, mas os híbridos que resultam tipicamente têm genótipos que são claramente uma mistura de dois conjuntos distintos de genes parentais.

Geneticistas também podem inferir quais regiões do genoma foram selecionadas pelos cultivadores de chá. Quando uma característica genética favorável se espalha rapidamente através de uma população – devido aos agricultores que optam por criar apenas plantas de chá que a têm – toda uma região cromossômica dá uma volta. Isto significa que outras versões da região genômica são banidas, e que a extensão do genoma não varia muito entre as linhagens e plantas individuais – um sinal seguro para os geneticistas de que a região contém um ou mais genes relacionados a uma característica valiosa.

Os pesquisadores têm usado a genética para tentar determinar as relações entre as linhagens de chá por 20 anos, e têm aplicado ferramentas genéticas cada vez mais sofisticadas. Existem agora aproximadamente 1.500 cultivares, que foram convencionalmente agrupados de forma particular. A divisão mais óbvia é entre o chá chinês (C. sinensis var. sinensis) e o chá Assam (C. sinensis var. assamica), que recebeu o nome da região de Assam na Índia onde foi cultivado pela primeira vez. O chá chinês tem folhas menores do que o chá Assam e é mais tolerante a climas mais frios. O chá Assam representa apenas uma pequena fracção do chá cultivado na China, mas é amplamente cultivado na Índia e em outros países quentes. A relação entre estas duas variedades tem sido incerta há muito tempo, no entanto, e também não ficou claro como outros subtipos principais, incluindo o chá Khmer, estão relacionados a eles.

O trabalho liderado por Lian-Ming Gao, um geneticista evolucionista de plantas do Instituto de Botânica da Academia Chinesa de Ciências, sugere que existem três linhagens genéticas distintas de plantas de chá. E, provocativamente, a equipe de Gao propõe que esta descoberta indica que o chá foi domesticado em três ocasiões distintas. O primeiro tipo é o chá chinês, que os autores dizem que provavelmente vem do sul da China. Mas eles encontram dois tipos distintos de chá Assam: um chá chinês da província de Yunnan, no sudoeste da China, e um indiano da região de Assam. Suas análises também mostram que o chá Khmer não é uma linhagem separada por si só, mas sim um híbrido das cultivares assamica e sinensis.

Os achados iniciais foram baseados em fragmentos genômicos de 300 amostras de chá da China e 92 da Índia. Mais dois estudos da equipa da Gao, utilizando ADN cloroplástico e técnicas de sequenciação mais sofisticadas, apoiaram posteriormente estes agrupamentos. Há muito tempo foi sugerido que o chá chinês e Assam podem ter origens distintas, mas a idéia de que o chá Assam consiste em duas linhagens distintas que foram domesticadas separadamente é mais controversa.

A equipe de Gao então usou seus dados genéticos para estimar quando as três linhagens divergiram. Tomando as diferenças genéticas entre as linhagens, e então estimando a taxa na qual as mudanças genéticas se acumulam em tais plantas, os pesquisadores podem calcular quando as linhagens provavelmente compartilharam pela última vez um ancestral comum. Tais cálculos sugerem que as variedades sinensis e assamica divergiram 22.000 anos atrás – muito antes de qualquer data sugerida para a domesticação do chá, e consistente com duas populações selvagens tendo sido domesticadas independentemente.

A data para a divisão das linhas de assamica chinesa e indiana é muito mais recente, 2.770 anos atrás – após o chá ter sido domesticado pela primeira vez. Portanto, está aberto ao debate se essas linhagens foram domesticadas de forma independente. Possivelmente, a variedade assamica foi domesticada apenas uma vez, e foi transportada por pessoas de uma região para a outra, permitindo que ela evoluísse separadamente nos dois locais. “Foram demonstrados três grupos genéticos diferentes”, diz Wendel, “mas isso é muito diferente de três domesticações diferentes”

Xiao-Chun Wan, bioquímico do Laboratório de Biologia e Utilização de Plantas de Chá da Universidade Agrícola de Anhui, na China, também está céptico quanto a essa conclusão. Em 2016, o grupo de Wan publicou um estudo2 das relações evolutivas do chá, também usando fragmentos genômicos, que demonstrou uma clara separação entre as espécies domesticadas de C. sinensis e chá selvagem, e mostrou que a variedade sinensis forma um cluster genético além da variedade assamica, embora ele não tenha comparado as formas indiana e chinesa de assamica.

No mesmo estudo, o grupo de Wan também tentou identificar pegadas genéticas que revelariam o processo de seleção que o chá domesticado sofreu. Eles encontraram evidências preliminares de seleção para várias enzimas envolvidas na geração de metabólitos secundários, incluindo a cafeína. Seu trabalho mostra o tipo de análise que deve se tornar ainda mais poderosa agora que um genoma completo está disponível, diz Wendel.

O genoma C. sinensis var. assamica3 foi publicado em 2017, e o grupo de Wan publicou um rascunho da seqüência4 do genoma C. sinensis var sinensis em 2018. Estes dados forneceram uma visão da evolução da biossíntese da cafeína no chá. Wan diz que o genoma, que levou uma década para o seu grupo se reunir, “fornece uma base sólida para a investigação da domesticação em plantas de chá”, tornando possível fazer levantamentos mais detalhados das diferenças entre as cepas. Para começar, a comparação desses genomas completos indicou que as variedades assamica e sinensis divergiram muito antes do que sugerido pela equipe de Gao, com a primeira estimativa sendo de 380.000-1.500.000 anos atrás4,

A sugestão de que as variedades sinensis e assamica foram domesticadas independentemente chama a atenção para os eventos do século XIX, quando a Grã-Bretanha procurou pela primeira vez cultivar chá na Índia. Um avanço crucial veio quando, nos anos 1840, Robert Fortune, um botânico da Escócia, roubou plantas de chá da China para iniciar plantações na Índia – e trouxe agricultores de chá chineses com ele para o fazer. O roubo da Fortune é consistente com a idéia de que C. sinensis foi domesticado apenas uma vez – na China.

Na época do roubo, a Grã-Bretanha já estava cultivando chá na Índia – mas era a variedade assamica. Em 1823, Robert Bruce, também da Escócia, tinha viajado ao longo do Vale do Assam. Lá, ele soube de um chá selvagem que era colhido e consumido – às vezes como um vegetal, outras vezes como uma bebida fermentada – pelo povo indígena Singpho. Como a planta tinha folhas maiores do que o chá chinês com o qual ele estava familiarizado, Bruce não tinha certeza se era um chá genuíno. Após a sua morte, o seu irmão, Charles Bruce, começou a cultivar chá Assam na Índia – mais de uma década antes das façanhas da Fortune.

O povo Singpho pode ter sido responsável por uma segunda domesticação independente do chá, embora a possibilidade de tribos migratórias como o povo Shan do sudeste asiático terem trazido este chá para Assam de outros lugares. Também pode ser o caso de que o chá Assam foi domesticado de forma independente na China. Mas Yunnan, a principal província da China em que este chá é cultivado, está a menos de 1.000 quilómetros de Assam. O intercâmbio agrícola, portanto, parece possível.

Análises genéticas irão elucidar as relações entre as cultivares de Assamica. No entanto, tais métodos são melhor implantados em conjunto com evidências históricas e arqueológicas.

Novas cervejas

O outro problema ao definir domesticação é que as variedades de chá ainda estão sendo refinadas. Eric Scott, um estudante de PhD na Universidade Tufts que trabalha com Orians nos mecanismos de defesa das plantas, passou junho e julho de 2017 na Shanfu Tea Company em Shaxian, China, estudando como os produtores de chá estão usando diferentes variedades para fazer a melhor versão de um tipo de chá recém popular.

A cigarrinha verde do chá (Empoasca onukii) é um inseto que come plantas de chá, e a resposta convencional a um ataque foi descartar as folhas afetadas. Mas nos anos 30, os agricultores de Taiwan descobriram que as folhas sobreviventes produziam um excelente chá. Quando atacadas por cigarrinhas, as plantas de chá respondem produzindo um sinal químico de alarme que atrai aranhas saltadoras, um predador natural das cigarrinhas. “Esses sinais de alarme por acaso são deliciosos”, diz Scott. “Eles têm um mel muito bom, aroma frutado que acaba no chá processado e realmente aumenta a qualidade.” Este chá de beleza oriental está na moda no momento, então os agricultores estão explorando quais variedades são mais favoravelmente transformadas por seu mecanismo de defesa contra este inseto.

Scott enfatiza que este é apenas um exemplo de agricultores explorando novas variedades para fazer um chá melhor, juntamente com os mutantes albinos ricos em taninos, pobres em catecinas e variedades de folhas roxas. Zhang concorda, dizendo que a produção de chá na Índia está focada em “grandes plantações, processamento industrializado e controle de qualidade mais central”, enquanto na Ásia Oriental, o chá é cultivado principalmente em pequenas fazendas e com maior diversificação. “O chá está em constante movimento”, diz ele.

Porque a força seletiva das pessoas nunca fica parada, a genética estará sempre mudando, dizem os orientais. “A domesticação nunca acaba.”