Jest wiele powodów, dla których my, ludzie, lubimy konopie indyjskie, jednak zazwyczaj sprowadzają się to do jednej z dwóch rzeczy: THC (tetrahydrokannabinol), składnik psychoaktywny, który może wynieść Cię wysoko w przestworza i zapewnić niezapomniane doznania; oraz CBD (cannabidiol), stosowany głównie ze względu na jego działanie lecznicze w leczeniu stanów takich jak np. epilepsja. CBD przynosi także inne korzyści zdrowotne. Jak się okazuje, konopie indyjskie pozyskały swoją siłę dzięki starożytnym wirusom już miliony lat temu, dzięki czemu w roślinach tych wykształciły się zdolności do produkcji tych dwóch związków chemicznych.
W swoich badaniach z 2018 roku, grupa północnoamerykańskich naukowców po raz pierwszy opublikowała pełną mapę genomu konopi. Wśród mnóstwa interesujących spostrzeżeń jest również odkrycie, że geny kodujące THC i CBD ewoluowały dzięki fragmentom DNA wprowadzonym przez wirusy, które zainfekowały roślinę i pomyślnie skolonizowały jej genom miliony lat temu.
Inne nowe spostrzeżenia na mapie obejmują odkrycie genu odpowiedzialnego za produkcję CBC (cannabichromene – jeden z kannabinoidów występujących w marihuanie), różnicowanie konopi i marihuany (ta pierwsza wytwarza głównie CBD, podczas gdy ta ostatnia jest pełna THC) i wskazówki, co może sprawić, że różne marihuany będą silniejsze i mocniejsze od innych.
„Jednym z problemów związanych z hodowlą konopi indyjskich było tworzenie odpowiedniego genomu” – mówi Todd Michael, dyrektor ds. Informatyki w Instytucie J. Craiga Ventera w La Jolla w Kalifornii, który nie był zaangażowany w badania.
Wiele dotychczasowych prac wiąże się z procesem „prób i błędów”, polegającym na losowej reprodukcji, losowo wybranych szczepów – bez dużej wiedzy o tym, jakie konkretnie cechy genetyczne zostaną przeniesione.
„Zasób, taki jak mapa genetyczna jest dosłownie podstawą wysokiej jakości hodowli każdej rośliny” – mówi Michael. „Wszystkie rośliny tego potrzebują”.
Jednak w przeszłości, wiele przeszkód doprowadziło do opracowania takiej mapy dla konopi indyjskich. Ustawodawstwo uniemożliwiło naukowcom łatwe studiowanie i eksperymentowanie z rośliną, nawet w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Co więcej, ze względu na stosunkowo duży rozmiar, trudno jest zmapować genom konopi indyjskich. Im większy genom, tym trudniej jest go sklasyfikować, dlatego naukowcom zajęło tak wiele czasu, aby zmapować i zrozumieć genom człowieka. Trudności z sekwencjonowaniem genomu konopi zostały spotęgowane przez „elementy wirusowe”.
Pomyśl, zarówno THC, jak i CBD są wytwarzane przez geny syntazy znajdujące się na tym samym chromosomie. Ale te geny syntazy ulegają zmutowaniu przez zniekształcone fragmenty DNA zwane retrotranspozonami, które pochodziły z – jak się domyślacie – wirusów. Z biegiem czasu wszystkie te miliony zakaźnych elementów DNA rozmnażały się i rozprzestrzeniały w całym genomie. Geny syntezy THC i CBD są mocno zagnieżdżone w tych elementach.
Wygląda na to, że geny syntezy THC i CBD pochodzą z pojedynczego genu, a retrotranspozony wirusowe, gdy przeskakiwały i ekspandowały, doprowadziły do mutacji sekwencji genów syntazy w różnych szczepach konopi indyjskich, pobudzając rozbieżność genu do THCA (produkując THC ) w marihuanie i CBDA (produkującej CBD) w konopiach. Michael sugeruje, że elementy transpozycyjne mogły być zdolne do przenoszenia genu syntazy wokół siebie, gdy przeskakiwały przez cały genom.
Zespół naukowców opublikował wcześniej szkic genomu w 2011 roku (chociaż był on zbyt fragmentaryczny), aby pokazać, gdzie na chromosomach znajdują się określone geny. Inna firma genetyczna ujawniła mapę genomu konopi w lutym, ale jeszcze nie opublikowała wyników.
Według Michaela, po tym, jak genom zostanie w pełni odwzorowany, stanie się „rewolucyjny” dla przemysłu konopnego. Eksperci branżowi będą mieli znacznie łatwiejsze zadanie dot. określenia, które cechy wybrać, aby uzyskać odmiany, które łatwiej i szybciej rosną. Ale oprócz przekształcenia konopi w lepiej uprawiane rośliny, mapa genomu powinna również mieć znaczący wpływ na dostrojenie zdolności szczepu do produkcji THC, CBD i setek innych kannabinoidów charakterystycznych dla konopi indyjskich.
„Posiadanie mapy genetycznej w połączeniu z genomem wysokiej jakości może umożliwić naukowcom dotarcie do konkretnych ścieżek, szczególnie dla osób zainteresowanych psychoaktywnymi składnikami marihuany” – mówi Michael. Na przykład można modyfikować terpeny w konopiach, a także zmienić rodzaj zapachu wytwarzanego przez rośliny. Uzbrojeni w mapę genomu naukowcy mogli nawet użyć narzędzia takiego jak CRISPR, aby bezpośrednio edytować te funkcje na poziomie genetycznym.
Podczas gdy rola starożytnych „elementów wirusowych” w ewolucyjnej historii produkcji THC i CBD może być niespodzianką, dla większości naukowców nie jest to aż tak zaskakujące. „Zasadniczo jest to standardowy sposób ewolucji roślin” – mówi Michael. „Nie jestem do końca pewien, dlaczego media tak agresywnie do tego podchodzą.” Naukowcy od dawna wiedzą, że retrotranspozony mają wirusowe pochodzenie.
„Wiemy, że wielkość genomu w roślinach wynosi prawie 100 procent ze względu na ekspansję retrotranspozonów. To nie jest nic nowego. Wiemy, że odgrywają one dużą rolę w ewolucji roślin. „
Michael jest szczególnie podekscytowany przyszłością produktów o wysokiej CBD jako substytutu opioidów. „Mamy ogromną epidemię opioidową” – mówi – „i pokazano, że CBD i THC mogą odgrywać rolę w radzeniu sobie z bólem.”
Ostatecznie nowa mapa genomu z pewnością pobudzi szereg nowych pomysłów odnośnie stricte rekreacyjnych i leczniczych zastosowań konopi indyjskich. „W przyszłym roku zobaczymy wiele naprawdę fantastycznych rzeczy, związanych z kwestią genomów zawartych w konopiach”, mówi Michael.
