Наконец-то, наука смогла выявить механизмы, отвечающие за проявление определённых психоактивных качеств у растения конопли. Команда учёных из Университета Торонто, смогла выявить хромосомы, отвечающие за различие в концентрации каннабиноидов в тканях конопли, что разделяет растения одного вида на множество вариаций, обладающих одинаковым геномом, но несколько отличающимися характеристиками и свойствами. Собственно, разная выраженность данных хромосом определяет склонность растения конопли к выделению повышенной концентрации КБД, либо напротив, к выработке ТГК и других, более редких соединений.
Анализ генетического кода конопли и механизма дупликации генов растения:
Учёные под руководством доктора Тима Принса, являющегося профессором химии при Университете Торонто, установили, что различая между разными семействами конопли («сатива» и «индика»), а также между техническими и психоактивными (то есть рекреационными и медицинскими сортами конопли) растениями заключается в вариации проявления нескольких хромосом в генетическом коде данного вида.
В результате проведения анализа на суперкомпьютерах, исследователи утверждают, что концентрация КБД и ТГК в тканях конопли определяется вариацией одной и той же хромосомы.
Помимо этого, профессор Принс отметил, что конопля имеет довольно «странную» структуру генома, по сравнению с другими разновидностями растений.
«В отличие от генома других растений, которые имеют более плотную концентрацию хромосом в центре цепочки и склонны к эгоистичности поведения каждой отдельной молекулы ДНК, конопля имеет довольно короткий генетический год, фрагменты которого мало взаимодействуют друг с другом и редко рекомбинируются», отмечает он.
«По сути дела, разные сорта конопли имеют такую же генетическую связь друг с другом, как разные породы домашних собак», говорит журналистам доктор Джон Пэйдж, профессор ботаники из Университета Британской Колумбии, также являющийся владельцем Anandia Labs и партнёром в исследовании доктора Принса. Как утверждает Пэйдж, в целом, разные типы конопли на 85% сходны генетически, за исключением небольшой вариации в геноме, отвечающие за химический состав и структуру растения. Судя по всему, расхождение в генетике между технической и психоактивной коноплёй произошло около 10 миллионов лет назад. Благодаря близкому генетическому родству, растения обоих видов могут свободно спариваться друг с другом, в большинстве случаев производя жизнеспособное и нестерильное потомство.
Из 10 хромосом в составе генетического кода конопли, хромосома номер шесть отвечает за вариацию в концентрации КБД и ТГК в растении. При подробном анализе структуры данной хромосомы, обнаружилось, что она по большей части состоит из «ретроэлементов»: смешанных и нефункциональных частиц ДНК кода, оставленных в геноме вида разными колониальными вирусами на протяжении миллионов лет эволюции вида.
«Геном растений, в целом, содержит миллионы копий подобных ретроэлементов», сообщает профессор Харм Ван Бакель, профессор геномики и генетики при Университетском Госпитале Медицинского Центра «Гора Синай» в Нью-Йорке. «Можно сказать, что геном растений напоминает собой головоломку-паззл с огромным количеством частей, крайне похожих друг на друга и смешанных с большим количеством лишних деталей. Однако, последние успехи в составлении генетической карты разных видов конопли, а также использование технологии PacBio для составления генетических последовательностей, мы смогли увеличить детали этой головоломки достаточно, чтобы найти необходимые подсказки, позволившие выбрать нужные части паззла для осознания общей формы и функции системы развития растения».
Необычный эффект вирусного ДНК и особенностей человеческого организма:
Авторы работы полагают, что за характерные психоактивные эффекты растения конопли, включая и терапевтическое и рекреационное воздействие каннабиноидов, человечеству следует благодарить неожиданную мутацию в генетическом коде конопли, а также крайне специфическую чувствительность рецепторов нашего организма к определённым органическим соединениям.
Как сообщает статья об исследовании в газете Университета Торонто, «Используя технологию дупликации генов, исследователям удалось выявить, что ген, отвечающий за синтез органических соединений в тканях растения, благодаря определённом влиянию со стороны неактивных ретроэлементов, оставшихся в коде от вирусов, может стимулировать выработку определённых каннабиноидов. Благодаря подобной «ошибке» в геноме, часть популяции древней конопли отделилась в подвид с высоким содержание ТГК в тканях. Также, поскольку человечество длительное время употребляло растение ради его психоактивных эффектов, у нашего вида выработалась повышенная врождённая чувствительность к эффектам каннабиноидных соединений».
К сожалению, учёные не могут указать на точное происхождение подобной «мутации». «Мы, как биологии, лучше отвечаем на вопрос «Как?», нежели на вопрос «Почему?», сообщает журналистам доктор Принс.
Как полагают некоторые из исследователей, возможно, что психоактивная вариация конопли является потомками популяции растения, пережившей столкновение с неким вирусом много миллионов лет назад, однако, сам Принс не торопится со столь резкими выводами.
«Даже если влияние подобного механизма наиболее вероятно объясняет наблюдаемую мутацию, нельзя с абсолютной уверенностью утверждать, что появление психоактивной конопли произошло именно под влиянием подобных условий», отмечает он.
В качестве иного примера объяснения изменения в геноме современной конопли, доктор Принс предполагает, что генетическая вариация, располагающая к выработке ТГК и других каннабиноидов и ароматических соединений в тканях возникла в качестве средства защиты растений от поедания травоядными животными и вредителями.
Действительно, подобная закономерность наблюдается в концентрации кофеина в разных типах и семействах растений. Хотя для человека и других видов млекопитающих, кофеин действует в качестве стимулятора, для насекомых данное соединение крайне ядовито. Как и в случае с каннабиноидами, кофеин в больших концентрациях выделяется в растениях, которые эволюционировали в среде, плотно населенной насекомыми, питающимися их тканями. Собственно, опираясь на данную закономерность, доктор Принс и полагает, что ТГК является своеобразным эндогенным инсектицидом конопли. Конечно, в свою очередь, он также отмечает, что для эффективного выделения ТГК, растение необходимо нагреть, что несколько бросает тень на описанную гипотезу.
Конечно, работа отмечает, что в скором времени, геном растения изменится ещё сильнее, благодаря новому интересу человечества к исследованию терапевтических и психоактивных свойств конопли. Как предполагают авторы работы, не исключено, что уже в течение нескольких следующих лет, в лабораториях будут выведены первые вариации конопли, специально отобранные благодаря способности выделять большое количество каннабиноидных соединений, обычно редко встречающихся в современных вариациях конопли.
Источник
