Hvis man spiser kun 50 bitre mandler, kan man frigive nok hydrogencyanid til at dræbe en voksen på under 3 minutter. Heldigvis er den søde sort, som vi skaffer fra skraldespande i købmandsforretninger, sikker at spise takket være en mutation.

Selvom den enkelte genfejl bag mandelets velsmag er blevet anerkendt i et århundrede, krævede det genomsekventering at afsløre den komplekse kontrol af træk. Raquel Sánchez-Pérez, biokemiker ved CEBAS-CSIC, et landbrugsforskningscenter i Spanien, og kolleger ved Københavns Universitet og andre steder i Europa, offentliggjorde deres fund i Science i juni.

A Beloved Nut Through Historie

Mandler fører pistacienødder, paranødder, valnødder, pekannødder, cashewnødder og pinjekerner i popularitet med nødder, med jordnødder den mest populære jordnød.

I 2016 spøgte Michelle Obama, at hendes mand bruger nøjagtigt 7 mandler hver aften. “Det er det!” udbrød hun. Da New York Times alvorligt rapporterede om observationen, blev det at spise 7 mandler en ting.

Overskrifter råber attributterne. “9 Bevisbaserede sundhedsmæssige fordele ved mandler” lister vitaminer, mineraler og anti- oxidanter, der krediterer nødderne med at sænke blodsukkeret, kolesterol og sult. Så mange artikler udråber mandlenes evne til at “smelte kropsfedt væk”, det må vel være sandt.

Bevis for mandelopdræt stammer fra den frugtbare halvmåne, begyndende for 11.650 år siden. Plinius den ældre skrev i sin encyklopædi Naturalis Historia i det første århundrede e.Kr., at romerne vidste, hvordan man fjernede bitterhed og gift fra mandler. Nødderne blev opdaget i King Tuts grav fra 1324 f.Kr. Og en kristen tekst fra det fjerde århundrede beskriver gennemtrængning og tilslutning af en træets bagagerum, der får “de … bitre mandler” til at “miste surheden i deres juice og blive til lækre frugter.”

Cyanid!

De hårde kerner af de bitre nødder af mandeltræet Prunus amygdalus deler med andre medlemmer af Rosaceae-familien evnen til at frigive hydrogencyanid, som er en gas bestående af et kulstof, der holdes af tre bindinger til et kvælstof. Frø af æbler, hør og maniok (også kaldet kassava) og hårde indvendinger af ferskner, blommer og abrikoser frigiver også cyanid.

Den anvendte aroma af cyanbrintgas som en gift beskrives som ”bitter mandel” i detektivromaner, den mest berømte sandsynligvis Agatha Christies mousserende cyanid, udgivet som Husket død i 1945. Det var en del af Zyklon B, nøglekomponenten i, hvad nazisterne sendte ind i gaskamrene. Cyanidpillerne, der påstås opfange spioner, er salte, kaliumcyanid eller natriumcyanid. De dræber på cirka 5 minutter.

Cyanidet i mandler kommer fra reaktion fra et biokemisk stof kaldet amygdalin, der dannes fra et molekyle kaldet prunasin, der dannes fra aminosyren phenylalanin. Som i enhver biokemisk vej katalyserer (hastigheder) et enzym hvert trin.

I et fænomen, der ligner at snappe en glødestang til handling ved en Phish-koncert, huser planten de kemiske forløbere for cyanidproduktion i forskellige dele der kommer i kontakt, når et insekt eller anden planteædende knuser en møtrik. I den “vilde type” (ikke-mutante) planter med bitre nødder drives prunasin, der er akkumuleret under frøpladen, mod de udviklende foldere, hvor enzymer omdanner den til amygdalin.

Pow!

Knusende kæber frigiver cyanid og benzaldehyd, kilden til den bitre smag. Mens dyret hurtigt bukker under, får træet en kort eksplosion af kulstof- og kvælstofnæringsstoffer.

Men i mutante mandelplanter ødelægges prunasin, før det kan aktivere forsvaret, hvilket Dr. Sánchez-Pérez beskrev i 2008. Intet toksin, ingen bitterhed og en sød smag. Den mutation, som vi nyder, skader træet ved at gøre det sårbart over for planteædere.

Cyanid kvæver i det væsentlige celler og erstatter ilt i mitokondrier og blokerer omdannelse af den energi, der holdes i bindingerne af næringsstofmolekyler til ATP, det biologiske energi valuta. Derfor kommer afslutningen så hurtigt til dyr, der er uheldige nok til at bide i en dødsmøtrik.

Amygdalin nød berømmelse under et andet navn i 1970’erne: laetrile, Den krævede kræftkur-alle kom fra abrikosgrave og tjente til sidst forbindelsen adskiller sig fra at være et af de bedste eksempler på medicinsk kvakksalveri. Laetrile er også blevet promoveret som “vitamin B17”, selvom det ikke er et vitamin.

Mere interessant var amygdalins rolle i “død ved fersken”, der blev praktiseret i Egypten i det andet årtusinde, da gropen blev brugt til at forgifte præster, der blev erklæret forrædere. Kemikere isolerede først forbindelsen fra mandler i begyndelsen af 1800’erne Det tilhører en klasse af naturlige toksiner kaldet cyanogene glycosider, som mere end 3.000 plantearter producerer.

At finde sødere nødder

For nøjagtigt hundrede år siden afslørede eksperimenter, der minder om Gregor Mendel selv, at et enkelt gen styrer mandlers bitterhed eller sødme.

I en artikel i genetik, “Faktoren for bitterhed i den søde mandel”, beskrev Meyer J. Heppner eksperimenter, han gjorde fra 1916 til 1919 på University Farm i Davis , Californien. Han forsøgte at forsinke blomstringen med et par dage for at sætte træerne i stand til at overleve sene frost.

Tallene fra avlskryds, som Heppner satte op, blinkede mig lige tilbage til Mendels ærter: 32 kors producerede 602 træer, hvoraf 243 blomstrede i løbet af undersøgelsesperioden og gav 208 med søde mandler og 59 med bitre mandler.

For en genetiker er det et klassisk 3: 1-mandel-forhold, hvilket indikerer, at en version af træk er dominerende, og en recessiv. Det faktum, at “bitter” er recessiv, forklarer, hvorfor det dukker op uventet, ligesom Mendels rynkede grønne ærter.

Heppner stavede det: “Der er næsten et perfekt 3: 1-forhold, 3.028: 0.972. Denne tætte tilnærmelse til det teoretiske mandeliske monohybridforhold indikerer, at alle mandelsorter, der er repræsenteret i ovenstående kryds, er heterozygote for kernens sødme. De skal have den genetiske sammensætning Bb, hvor b repræsenterer faktoren for bitterhed som den recessive karakter og B faktoren for sødme som den dominerende karakter … det er muligt, at der opstod en mutation i det bitre mandeltræ med den søde mandel som resultat . ”

Så Heppner forsøgte at udvælge til senere blomstrende og fandt i stedet søde nødder. Forskere ville til sidst kløgtigt navngive genet, der giver sødme, når mutant “sød kerne.” Bitterhed kan tilsyneladende opstå igen, når bier bærer “b” -bærende pollen til “b” -bærende æg i blomster.

Det var genoptræningen af recessive træk, der inspirerede Mendels arbejde. Men det teoretiske er også praktisk. Hver sæson skal nye træer testes (smages) og de med bitre mandler kasseres. Det var spild. Hold den tanke.

Den genomiske tilgang

At finde kilden til sødmen var en Da forskerne opdagede, at de to gener, hvis proteinprodukter er nødvendige for at syntetisere amygdalin, ikke var forskellige i bitre versus søde træer, kiggede de på gener, der styrer ekspressionen af disse gener. stykke tøj, som et tørklæde, på helt forskellige måder.

Proteiner kaldet transkriptionsfaktorer styrer, om andre gener er slået til eller fra. Ville samling af mandoms træets genom-sekvens afsløre transkriptionsfaktorgener, der kunne tage højde for for sondringen mellem bitre og søde nødder?

Faktisk, inden for mandelgenomet, samles fem transkriptionsfaktorgener på et kromosom. De kaldes bHLH, som står for “basisk helix-loop-helix”, for den tredimensionelle form, der gør det muligt for disse proteiner at pinge på og fra bestemte sæt gener og kontrollere deres aktiviteter.

Af de fem bHLH-gener, kun en, bHLH2, er slået til eller fra forskelligt i træer, der giver søde kontra bitre mandler. Så det er det længe søgte “søde kerne” -gen.

En lille genetisk fejl, ændring af et cytosin (C) til et thymin (T), ændrer en aminosyre i transkriptionsfaktoren på en måde, der forhindrer den i at antage den normale form, stablede par. Som et resultat aktiveres de to gener for amygdalin ikke og adskiller den biokemiske vej til bitterhed. Mandlerne er søde.

Udover at løse mysteriet om velsmagende mandels oprindelse identificerede det nye arbejde variationer i DNA-sekvenserne omkring bHLH2-genet. Disse kan indarbejdes i en diagnostisk test for at vælge kimplanter, der giver planter med søde nødder, snarere end at skulle dyrke træer tre til fem år for at se, om nødderne er giftige eller søde. På denne måde kan forskere vælge eller ændre andre gener uden bekymring over udseendet af det recessive bitterhedstræk, hvilket sparer både omkostninger og arealanvendelse.

Implikationer rummer ud over de populære nødder.Forskerne foreslår en genomisk tilgang til at opdage toksiner tidligt i andre planter, herunder gossypol i bomuld (et mandligt prævention), antioxidanterne anthocyaniner i jordbær, linamarin og lotaustralin, der producerer cyanid i kassava og saponiner, der gør quinoa bitter.

Min yndlingsdel af mandelhistorien? Demonstrationen af forskere som Gregor Mendel, hvis observationer og smarte eksperimenter uden hjælp fra teknologi afslørede ikke desto mindre naturens love.