茶、咖啡和可可，这三种饮品都有同一种功效，就是提神，而它们提神的能力全部源自于一种相同的物质，就是咖啡因。
那么，这三种植物有没有什么亲缘关系呢？完全没有。茶属于山茶科，咖啡属于茜草科，而可可则属于梧桐科。如果对植物不太熟悉，或许并不知道这三种分属不同科的植物到底有多大差别，我们可以举一个例子，如果是在动物界，就相当于你家的猫和鱼缸里鱼的关系差不多。亲缘关系如此遥远，却都在漫长的演化之路上产生出了相同的物质，这是不是太过巧合了？
只从表面上来看，的确有些太过巧合，但如果深挖其演化过程，就会发现这三种植物中的咖啡因其实是通过不同方式产生的。
2014年《科学》杂志上发表了一项研究，该研究显示三种植物的咖啡因合成酶其实是各自独立演化出来的。其中茶树和可可树合成咖啡因的关键基因虽然是同源的，但却各自经历了独自改造，而咖啡树则是使用完全不同的基因组合成出了咖啡因。三种植物不仅在亲缘关系上非常远，所处的地域同样也相隔遥远。
茶树长在中国云南的山中，咖啡树矗立在埃塞俄比亚高原，而可可树则长在亚马孙雨林之中。
三种亲缘关系遥远、所处环境各异的植物，拼尽全力也要演化出相同的物质，当然是有原因的，因为咖啡因是一种十分有力的自我保护。咖啡因对于我们而言，能够提神醒脑，但对于昆虫来说就是一种神经毒剂，能够使昆虫的神经系统瘫痪。咖啡豆的主要虫害就是小蠹虫，当小蠹虫接触了含有高浓度咖啡因的咖啡果时，死亡率可以达到80%以上。
类似的现象也出现在茶树上。
当毛虫啃食的茶树叶片咖啡因浓度较高时，咬上两口就会转头逃跑，而且爬行的方式还会变得晃晃悠悠，好像喝醉了一般，这其实就是咖啡因影响到了毛虫的神经系统。既然咖啡因这么厉害，为什么茶树、咖啡树和可可树上还是会有虫子出现呢？因为自然界从来都是一场没有休止的“军备竞赛”，植物可以进化出咖啡因，昆虫一样也可以通过进化来对抗咖啡因。以烟草天蛾幼虫为例，它就进化出了细胞色素P450酶，这种酶可以分解咖啡因，消除毒性。
咖啡因是一种多功能的“毒剂”，不仅可以用来毒杀害虫，还可以用来毒杀“害草”。
在咖啡树的种植区域，即便不进行人工除草，周围土壤里的杂草也很少，这是因为枯落的咖啡树叶会将咖啡因释放到土壤里，抑制周围植物幼苗的生长，这样一来就能避免其它植物与自己争夺营养了，可以说是一种天然的除草剂。其实要说起来，植物合成咖啡因并不十分困难，咖啡因的本质是一种生物碱，而所有生物碱的合成起点都是嘌呤分子，而黄嘌呤只需要经过三步甲基化就可以变身为咖啡因了。
既然合成过程不算复杂，为什么其他植物没有呢？
事实上咖啡因很多植物都有，比如我们熟悉的柳树、银杏都含有微量的咖啡因，只不过这些植物的咖啡因并没有被大量富集于某一个植物器官上，比如茶树的嫩叶、咖啡树的种子和可可树的果肉。咖啡因虽然能够提神，但效果也是因人而异，而导致差异的同样也是基因，比如携带SLC6A4基因变体的人，只需要一点点咖啡因就能够产生超强的愉悦感，而拥有特定POR和ABCG2基因变体的人，就算喝上三四倍浓缩咖啡，也没有什么感觉。
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