El origen genético del cannabis
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Un estudio publicado en 2021 por investigadores de la Universidad de Lausanne, Suiza, y publicado por la revista Science Advances, ha analizado el genoma del cannabis para desvelar la historia de la domesticación para su cultivo y explotación.
Cannabis Sativa L. es una de las primeras plantas domesticadas y una de las más controvertidas, con una genética que ha ido fluctuando a lo largo de los siglos con el desarrollo social, económico y cultural de las distintas sociedades humanas.
Así como en sus inicios era una gran fuente de textiles, comida y aceite de semillas de cáñamo, la explotación de este tipo de cultivo vivió un fuerte declive en el siglo XX en favor de la expansión de la marihuana para su uso recreativo.
Se considera “marihuana” a aquella planta que contiene más de un 0,3 % de THC por peso seco y se la denomina en el estudio como el “Drug-type” o tipo Droga.
Sin embargo, algunos estudios también han encontrado indicios del consumo de marihuana en rituales ceremoniales hace más de 2.500 años en el oeste de China. Los usos del cáñamo a lo largo de la historia, en cambio, han sido de lo más diversos:
- Fabricación de papel.
- Función insecticida.
- Repelentes de animales.
- Medicamentos para veterinaria.
- Fabricación de champús y jabones.
- Combustible.
- Incienso ceremonial.
El genoma del cannabis
El genoma es el conjunto de instrucciones genéticas que contiene un organismo y que se conforman a base de ADN. También puede hablarse del genoma de una especie entera, como es el caso de Cannabis Sativa L., la especie a la que corresponden los géneros marihuana y cáñamo.
Cáñamo y marihuana: ¿cuál es la diferencia?
¿Son lo mismo cáñamo y marihuana? ¿De dónde provienen estas plantas y cuáles son sus principales diferencias? En este artículo respondemos a estas preguntas y profundizamos respecto a sus orígenes, usos y métodos de cultivo.
La planta del cannabis cuenta con 10 pares de cromosomas y se caracteriza por un sistema cromosómico determinado por el sexo (masculino XY, o femenino XX), como en el caso de los humanos.
Para el estudio de los orígenes de la planta, conocer a fondo este genoma y sus diferentes agrupaciones es clave para determinar las regiones del planeta de las que proviene.
Cuatro grupos de cannabis según su genoma
Para descubrir la historia del cultivo del cannabis para su explotación y consumo (domesticación), el estudio consiguió reunir 110 variedades distintas de la planta procedentes de todo el mundo, incluyendo países como Suiza, China, India, Pakistán o Perú.
Las variedades incluyen cannabis asilvestrado (planta domesticada que volvió a la naturaleza y adoptó rasgos salvajes), razas autóctonas, cultivares históricos e híbridos modernos de cáñamo y marihuana.
Con ello, consiguieron secuenciar 82 genomas nuevos y combinarlos con 28 genomas que ya estaban disponibles en bases de datos abiertas. Como resultado de la comparación entre todos ellos, el estudio consiguió agrupar el cannabis en cuatro grupos genéticos diferenciados según sus semejanzas genéticas:
- Cáñamo.
- Marihuana asilvestrada.
- Marihuana.
- Cannabis basal: este grupo es hermano de todos los demás.
Así como era de esperar encontrar dos grupos diferenciados entre el cáñamo y la marihuana, una de las grandes aportaciones de la investigación ha sido dar con el tipo cannabis basal, el grupo del que se separaron el cáñamo y la marihuana y que guarda un mayor parecido con los ancestros salvajes del cannabis.
Orígenes y evolución del cannabis
Contrariamente a lo que se creía hasta la fecha y que situaba los primeros cultivos de cannabis en Asia Central, los resultados del estudio sitúan a Asia Oriental como primer lugar de domesticación del cannabis. Una región con mucha historia en la domesticación de otras especies de cultivo tan importantes como el arroz, el mijo o la soja.
Los resultados también indican que algunas de las plantas autóctonas y asilvestradas chinas representan los descendientes más cercanos a las variedades de cáñamo y marihuana de hoy en día, es decir, estos dos grupos se diferenciaron allí del cannabis basal.
Sin embargo, y aunque el cannabis basal es el grupo más cercano a la variedad ancestral de la planta, se trata de una variedad cultivada que se asilvestró en la naturaleza y que ha seguido su propio camino evolutivo. Por este motivo, y dada la gran cantidad de genomas analizados en el estudio, los resultados indican que probablemente los progenitores puramente salvajes de Cannabis Sativa L. se hayan extinguido.
La expansión del cannabis por el mundo
El estudio sugiere que los primeros ancestros domesticados del cáñamo y la marihuana divergieron del cannabis basal hace unos 12.000 años, indicando que la especie ya empezó a cultivarse a principios del Neolítico.
Su expansión por el mundo no se produjo hasta unos cuantos siglos después, y lo hizo en el siguiente orden cronológico:
- Asia Oriental: es la región de origen del cannabis y las fechas de su domesticación coinciden con la datación de la cerámica impresa con cordones del sur de China y Taiwán (hace 12.000 años), y restos de artefactos (o construcciones) de cáñamo con una antigüedad de 7.500 años en China y Japón. Solo una pequeña cantidad de las primeras variedades domesticadas se expandieron hacia estas regiones para dar lugar al cáñamo y la marihuana, hace unos 4.000 años.
- Oeste de Europa y Medio Oriente: hace unos 4.000 años llegaban las primeras variedades de cáñamo.
- Asia Occidental: se han encontrado restos arqueológicos de hace 2.500 años de cannabis utilizado en rituales.
- India: el primer registro arqueobotánico de cannabis data de 3.000 años atrás, seguramente introducido desde China junto con otros cultivos. En contraste con Asia Oriental, los textos históricos de la India de hace 2.000 años indican que las especies eran explotadas exclusivamente por sus efectos psicoactivos.
- África: en los siguientes siglos, la marihuana viajó a varias regiones del mundo, alcanzando esta región en el siglo XIII.
- América: la marihuana llegó a Latinoamérica en el siglo XVI y fue alcanzando Norteamérica a principios del siglo XX. Más tarde, en el año 1970, esta región también recibiría cultivos desde el subcontinente indio. Mientras tanto, los cultivos de tipo cáñamo se llevaron al Nuevo Mundo por los primeros colonos europeos durante el siglo XVII y después fueron reemplazados en Norteamérica por el cáñamo autóctono de China a mediados de 1800.
Siguiendo esta cronología, el estudio muestra un claro aumento del cáñamo y la marihuana en todo el mundo en detrimento del cultivo polivalente (cannabis basal), que se había originado en Asia Oriental. Estos fueron sometidos a una selección divergente para potenciar su función final: la producción de fibras o el consumo de sustancias psicoactivas.
Selección genética del cannabis
La selección de los rasgos del cáñamo y la marihuana para su diferenciación ha quedado reflejada en su ADN y el estudio ha podido identificar los principales genes involucrados comparando sus genomas.
Por un lado, se comparó el genoma de ambos grupos con el del cannabis basal y por otro los compararon entre ellos. De este modo pudieron encontrar aquellos genes que eran distintos y que permiten crear las características únicas de cada grupo:
Cáñamo: se encontraron 134 genes específicos que no se contenían ni en su grupo de origen ni en el grupo de marihuana. Muchos muestran indicios de la selección positiva para crear un tipo cáñamo mejorado:
- Genes D14 y KNAT1: implicados en inhibir la formación de ramas.
- Genes FLK y EHD3: asociados con el tiempo de floración y el fotoperiodo.
- Genes SS y SPS1: implicados en la biosíntesis de celulosa y lignina.
Marihuana: de unos 472 genes específicos, estos son los sospechosos de ser seleccionados para mejorar los resultados de los cultivos:
- Genes NDL2 y DTX48: al contrario que en el caso del cáñamo, estos genes fueron seleccionados positivamente por su capacidad para promover la formación de ramas.
- Genes HUA2 y FPF1: asociados con el tiempo de floración.
- Genes CSE y C4H: implicados en la biosíntesis de lignina.
- Gen HDR: está implicado en la vía de síntesis de cannabinoides y se cree que está asociado con la producción total del contenido de cannabinoides de la planta.
Estos resultados coinciden con los rasgos esperados para ambas variedades: por un lado, el cáñamo, que da lugar a plantas con poca ramificación, altas y con tallos ricos en celulosa y pobres en lignina. Características opuestas a la marihuana, que suele tener una mayor ramificación, ser una planta de menor tamaño y tener un núcleo leñoso rico en lignina, atributos que maximizan la producción de flores y de resina.
Con todos estos resultados, además de arrojar luz sobre la historia de la domesticación del cannabis y su explotación en todo el mundo, el estudio ofrece una base sin precedentes de recursos genómicos que pueden abrir la puerta a la mejora molecular del cannabis y su investigación funcional, tanto en medicina como en agricultura.
Los huecos de la historia
Aunque ahora conocemos más sobre la historia del cannabis, el estudio ha dejado ciertos huecos en los que seguir excavando los orígenes de esta relación milenaria entre los humanos y su cultivo.
Por ejemplo, solo se han tomado muestras de plantas vivas en la actualidad, por lo que han quedado fuera muchas muestras conservadas de herbolario que podrían suponer una fuente de variedades antiguas y extrañas muy interesantes. Además, países como Rusia y Afganistán, de los que se sospecha pueden proceder variedades ancestrales, se han quedado fuera del estudio.
Hasta hace poco, los estudios genéticos sobre el origen del cannabis domesticado habían sido pocos y espaciados. Las sanciones legales asociadas con la posesión de cannabis y su uso habían inhibido la ciencia.
La búsqueda de sus orígenes continúa
Con el fin de seguir desvelando los orígenes del cannabis y sus diversos usos a lo largo de la historia, el Institut Botànic de Barcelona (IBB) y el Centro Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) han iniciado un proyecto bajo la dirección de Teresa Garnatje, científica titular del CSIC, con el nombre ‘Origen, Variabilidad Morfológica, Genética y Química, y Usos Tradicionales del Cannabis: Bases para Nuevas Aplicaciones’.
Usos tradicionales del cannabis en todo el mundo
La primera parte de dicho estudio está a punto de publicarse y se basa en la Etnobotánica, la ciencia interdisciplinar que estudia el uso que los seres humanos hacen de los recursos vegetales.
Este proyecto pretende usar el pasado y presente de los usos tradicionales del cannabis en todo el mundo para adaptarlos y abrir nuevas vías de investigación en el futuro.
Por ejemplo, si en Nepal se utilizaran infusiones de cannabis como remedio para la gastroenteritis, podrían abrirse vías de investigación en este sentido. Lo mismo ocurriría con el cáñamo, fuente de textiles, alimento o materia de construcción, etc.
El equipo del IBB-CSIC ha creado además una base de datos online que incorporará todos estos conocimientos y que pretende ser un recurso abierto a la sociedad.
Variabilidad del cannabis en el mundo
Por otro lado, el estudio también pretende investigar las diferencias morfológicas, químicas y genéticas que pueden arrojar luz sobre las distintas especies y su origen.
Uno de los objetivos es determinar si la planta de cannabis es silvestre o sub-espontánea, es decir, si pudiera haber salido de un cultivo cercano y haberse “asilvestrado”. El siguiente objetivo del estudio es determinar qué efectos tienen las distintas variedades en ensayos de cáncer in vitro.
El lugar de origen del cannabis silvestre
A diferencia del estudio de la Universidad de Lausanne de 2021, este proyecto no persigue conocer el origen y lugar de aparición del cannabis domesticado. El estudio del IBB-CSIC realiza un muestreo muy amplio de las zonas que contienen plantas silvestres o semisilvestres para encontrar un posible punto de origen de la planta salvaje y sin cultivar.
El proyecto cuenta con una de las pocas licencias para la investigación del cannabis en España. Sin embargo, debido al carácter internacional de la investigación, con multitud de localizaciones en todo el mundo, el grupo de investigación acusa la falta de regulación de muchos países y las dificultades que esto genera. Al parecer muchas autoridades no cuentan con un protocolo establecido cuando se transporta o se cultiva cannabis de forma legal para su estudio y esto ha generado más de un altibajo en la investigación.
A pesar de los impedimentos que genera la investigación con cannabis, cada vez son más los estudios que apuestan por desentrañar los orígenes de la planta y arrojar luz sobre su genética, abriendo la puerta a múltiples aplicaciones. Habrá que esperar para saber más sobre este último estudio, pero todo apunta a que sus resultados seguirán sorprendiéndonos.
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Referencias:
Large-scale whole-genome resequencing unravels the domestication history of Cannabis sativa. Guangpeng Ren, Xu Zhang, Ying Li, Kate Ridout, Martha L Serrano-Serrano, Yongzhi Yang.
The origins of cannabis smoking: Chemical residue evidence from the first millennium BCE in the Pamirs. Meng Ren, Zihua Tang, Xinhua Wu, Robert Spengler, Hongen Jiang, Yimin Yang, Nicole Boivin
