Els tricomes del cànnabis sota el microscopi electrònic

Les flors de cànnabis es consumeixen amb finalitats medicinals i recreatives en funció de les propietats dels seus metabòlits especialitzats (com cannabinoides i terpens). Els metabòlits es produeixen abundantment en els tricomes glandulars de les flors femenines, que representen l'essència del preat cabdell de marihuana. Però malgrat la importància econòmica i medicinal dels tricomes glandulars del cànnabis, les propietats i contribucions relatives dels diferents tipus de tricomes segueixen sense comprendre's bé.

El terme tricoma prové del grec (thrix, trichos, pèl o cabell) i formen una petita coberta peluda en moltes espècies de plantes. La seva forma va des de les rectes o espirals fins a les globulars, que són les que tenen més interès al cànnabis. Els tricomes exerceixen diverses funcions defensives i protectores, i poden ser força especialitzats; per exemple, les cèl·lules similars a cabells a les plantes carnívores que activen el parany per tancar-se sobre un insecte desprevingut es deriven dels tricomes.

Les plantes de cànnabis tenen una varietat de tricomes, inclosos pèls punxeguts curts que li donen una textura aspra a les fulles i probablement actuïn com a dissuasius per als herbívors i com un amortidor ambiental. No obstant això, de major interès històric són els tricomes glandulars, anomenats així del llatí glandis (petita gla), a causa de la seva forma arrodonida.

Tricomes: tipus i creixement

A les flors femenines de cànnabis, s'han descrit tres tipus de tricomes glandulars en funció de la seva morfologia superficial: bulbosos, sèssils (del llatí per a 'assegut') i pedunculats (o entallats). Els tricomes bulbosos són els més petits en mida i produeixen metabòlits especialitzats limitats. Els tricomes sèssils del cànnabis s'asseuen a l'epidermis amb una tija curta i tenen un cap en forma de globus compost per un disc multicel·lular de cèl·lules secretores i una cavitat d'emmagatzematge de metabòlits subcuticulars.

En comparació, els tricomes pendunculats del cànnabis tenen un cap en forma de globus de forma similar, una mica més gran, però que s'eleva diversos centenars de micres per sobre de la superfície epidèrmica subjectada per una tija multicel·lular. Encara avui es desconeixen les contribucions relatives dels dos principals tipus de tricomes glandulars, sèssils i amb tija, als perfils de cannabinoides i terpens de les flors de cànnabis. De fet, no és clar si els tricomes pendiculats són diferents dels tricomes sèssils simplement per la presència o absència d'una tija.

Dins la bombolla del cànnabis

Per conèixer com aquests tricomes actuen com a fàbriques de metabòlits, el 2020 un equip de recerca canadenca de la Universitat de Columbia Britànica va publicar un estudi on descrivien com els tricomes glandulars del cànnabis alteren la seva morfologia i el contingut de metabòlits durant la maduració de les flors. Ho van fer analitzant una varietat rica en CBD de cànnabis (en concret la varietat 'Finola').

Quan parlem de molècules com el THC o el CBD procedents de la planta de cànnabis, en realitat estem parlant d'aquests tricomes glandulars. Cadascuna d'aquestes petites boles és una fàbrica per produir cannabinoides naturals, terpens i més. La línia de producció d'aquestes fàbriques és un grup de cèl·lules anomenat disc secretor: aquest disc es troba dins de la bola, just a sobre d'on el cap arrodonit es troba amb les cèl·lules de suport de la tija.

L'equip de recerca canadenc va poder obtenir imatges notablement clares dins d'aquests tricomes utilitzant microscòpia multifotònica d'alta resolució, una tècnica que permet generar imatges per emissió de fluorescència amb una gran profunditat de penetració. Aquestes imatges van mostrar que els tricomes sèssils, tant a les fulles com als calzes de cànnabis (les parts externes de la flor que la protegeixen i sostenen), tenen 8 cèl·lules al seu disc secretor. Els tricomes amb tija, per contra, tenien significativament més cèl·lules, típicament 12-16.

L'estudi va trobar que les cèl·lules addicionals en els tricomes amb tija permeten una major producció de cannabinoides i altres metabòlits secundaris. L'estudi també va descobrir que els tricomes sèssils en un calze immadur (a baix a l'esquerra) es desenvolupen al tipus amb tija (a la dreta) a mesura que la planta madura. La mateixa diferència es va trobar en una varietat de cànnabis amb alt contingut de THC (en concret Purple Kush), cosa que indica que aquesta no és només una característica de les plantes de cànnabis riques en CBD.

Donada la seva dominància a les flors madures, les capacitats psicoactives, aromàtiques i homeostàtiques del cànnabis que es transmeten a través dels tricomes glandulars amb peduncles els converteixen essencialment en el vincle clau entre la planta i nosaltres.

L'essència dels tricomes: cannabinoides i terpens

Les tècniques utilitzades en aquesta investigació, que van registrar la fluorescència natural del teixit viu a través d'un làser polsat, van produir un excel·lent registre visual de l'estructura dels tricomes del cànnabis. Per exemple, a la imatge de baix, el disc secretor dins de cada cap de tricoma és diferent i té forma de fogassa de pa, juntament amb la cavitat secretora en forma de bombolla sobre el disc. Aquesta cavitat s'infla amb cannabinoides i altres metabòlits a mesura que la planta creix:

El tint blavós d'aquestes cèl·lules també és rellevant, ja que l'estudi va trobar que les longituds d'ona emeses per cada tipus de tricoma són causades pel contingut de cannabinoides. El color verd blavós de la imatge de dalt es va afegir artificialment per ressaltar una banda de longitud d'ona de 420-460 nm, que abasta l'emissió màxima de cannabinoides. Els investigadors suggereixen que la relació entre aquesta banda de fluorescència i les longituds d'ona més llargues (495-540 nm) que s'observen als tricomes sèssils de les fulles podria ser una eina de diagnòstic útil en el futur.

Però l'equip canadenc no només estava interessat en l'estructura d'aquestes formacions biològiques. Per comprendre com es desenvolupa el contingut dels tricomes, van mesurar el contingut total de terpens i cannabinoides de plantes immadures i madures, dissolent-los en pentà; i també van utilitzar una sonda de vidre extremadament fina per extreure el contingut de les cavitats individuals dels tricomes.

Els resultats de l'extracció amb solvent van demostrar que a mesura que maduren els tricomes en un calze, augmenta el contingut total de terpens i cannabinoides. Cap al final del creixement de la planta, també hi ha un predomini cada vegada més gran dels monoterpens, el tipus més lleuger que compon els olis essencials i crea les aromes úniques del cànnabis.

Més específicament, les mostres de prova van mostrar que l'augment de monoterpens es va veure impulsat per canvis als tricomes amb tija. L'estudi també va analitzar tricomes sèssils de plantes masculines (que generalment s'eliminen per evitar la fertilització de les valuoses plantes femenines) i va trobar proporcions igualment baixes de mono i sesquiterpens.

El percentatge de diferents cannabinoides en els tricomes sèssils i amb tija dels calzes madurs va ser similar, cosa que va suggerir als investigadors que els tricomes sèssils en aquest cas encara s'estaven convertint en el tipus amb tija. Com calia esperar, la forma no descarboxilada de CBD, CBDA o àcid cannabidiolic, va ser el cannabinoide més destacat en aquesta varietat rica en CBD.

El pas final que va fer l'equip va ser buscar a cada tipus de tricoma les instruccions genètiques que condueixen a la producció de terpens i cannabinoides. Van descobrir que els tricomes glandulars individuals de tot tipus, però els de tija en particular, tenien alts nivells dels gens que construeixen tant CBGA (la molècula “mare” del CBD i THC) com la CBDA sintasa específica que canvia CBGA a CBDA. Aquests gens van ser més freqüents als tricomes que a les arrels i brots de cànnabis, com s'esperava.

Un treball de microscopia que obre moltes portes

Què aporta aquest treball al nostre coneixement sobre el cultiu de cànnabis? En primer lloc, que sota la llum ultraviolada, els tricomes amb tija emetien un color blau brillant i contenien un disc de cèl·lules gran i distintiu en forma de pastís. Els tricomes sèssils més petits, que no tenen tija, emetien un color vermell, tenien discos secretors més petits i produïen menys terpens fragants. Per tant, la llum ultraviolada podria utilitzar-se per monitoritzar la maduresa dels tricomes a les flors i informar dels temps òptims de collita.

Quan collir en funció dels Tricomes de la marihuana?

Aquí hi ha la traducció d'un article de Subcool (TGA), sobre la collita de les plantes de cànnabis. Els efectes de la marihuana i els gustos poden variar molt depenent de l'època de la collita. Com puc saber quin és el moment ideal per a la collita? Què són els tricomes i com collir en funció del seu color? Com maximitzar la teva collita en funció de l'efecte desitjat? Aquí hi ha les respostes a aquestes preguntes, amb exemples d'experiències personals .... Subcool

Els tricomes sèssils i entallats difereixen no només que se sentin en una tija gran o directament a la superfície epidèrmica, sinó que també tenen propietats fluorescents diferents, així com diferències en el nombre de cèl·lules en el seu disc secretor i perfils de metabòlits de terpens.

En segon lloc, la combinació única de treball microscòpic, analític i genètic sintetitzat per l'equip de recerca canadenca aclareix el procés de creixement i les vies moleculars que segueixen els cannabinoides i els terpens, permetent un marge més gran per refinar aquests processos i així augmentar els rendiments i controlar els resultats no desitjats per als consumidors de cànnabis medicinal o recreatiu. Després de milers d'anys treballant amb aquesta planta, investigacions com la de la Universitat de Columbia Britànica i els seus col·legues mostren que ara estem més a prop que mai d'aprofitar tot el potencial d'aquesta planta.

I en tercer lloc, que en revisar el progrés científic, que aquests dies sovint es concentra en els últims avenços genòmics o altres grans tractaments de dades, és fàcil subestimar el valor de les ajudes visuals per a la nostra comprensió del món microscòpic. El detall i la claredat de les imatges produïdes per aquest estudi ha ajudat altres acadèmics i, amb sort, el públic en general, a comprendre els generadors centrals de cannabinides i altres molècules clau al cànnabis.

La microscòpia electrònica del cànnabis com a valor estètic

Sens dubte, l'espectacularitat d'aquestes imatges preses mitjançant microscopi electrònic ha seduït altres investigadors que també han solcat les aigües nanomètriques proceloses per mostrar tota la bellesa del cànnabis des d'un punt de vista fonamental. I de tots els exemples disponibles al món, 'Cannabis: Marijuana under the Microscope' de Ted Kinsman és, de lluny, el més singular.

En un mercat inundat de llibres sobre com cultivar, arxius de pornografia de cabdells i exploracions de la cultura cannàbica, l'obra editada per aquest professor associat al Departament de Ciències Fotogràfiques de l'Institut de Tecnologia de Rochester a Nova York presenta la marihuana com mai abans s'havia vist: a través d'un microscopi electrònic d'escombrada o SEM (Scanning Electron Microscope), per conèixer de prop les fulles, les llavors, el pol·len i els tricomes.

El microscopi electrònic d'escombrada s'usa àmpliament en diversos camps de la indústria i la ciència perquè és una de les eines de mesura i generació d'imatges més versàtils. Les fotografies que produeix aquesta tècnica són particularment apreciades per la seva gran profunditat de camp i excel·lent resolució, tots dos ordres de magnitud millors que la microscòpia òptica. Però les imatges proporcionades pel SEM són en blanc i negre, i les imatges individuals contenen informació en només dues dimensions. No obstant això, el color és una cosa important per a nosaltres els humans; i no només des d'un punt de vista estètic, ja que els nostres cervells es basen en el color (i la visió estereoscòpica) per percebre correctament els objectes.

Així que quan Kinsman va tenir les seves imatges SEM, va poder millorar-les amb intensos colors per fer-les més atractives. De fet, cada imatge comença en blanc i negre i s'ha de pintar a mà. Ted pinta els tricomes de cànnabis que contenen THC d'un color brillant perquè es destaquin: "Trieu colors intensos perquè estic tractant de fer que la ciència sigui visualment emocionant i atractiva per a la població en general". Aquí us deixem un vídeo sobre el treball de Ted Kinsman:

Encara que el llibre de Kinsman va ser publicat el 2019, el 2014 un altre investigador ja havia posat la seva pica al Flandes de les imatges cannàbiques obtingudes mitjançant microscopis electrònics d'escombrada. Com pots comprovar en un altre llibre imprescindible: “Cannabis Under The Microscope: Visual Exploration of Medicinal Sativa and C. Indica” de Ford McCann, un llibre que també presenta imatges microscòpiques de cànnabis en tota la seva esplendor.

Com en el cas anterior, val la pena tenir en compte que la marihuana en realitat no té colors tan brillants com un arbre de Nadal il·luminat. Gran part de les fotografies estan en fals color ja que, com és el cas amb la majoria de les imatges d'un microscopi electrònic d'escombrada, els ordinadors es fan servir per millorar i ressaltar certes característiques perquè siguin més fàcils d'estudiar. No obstant això, el resultat continua sent força impressionant, com es veu en aquest exemple, només una de les 170 fotografies del llibre i que demostra que els científics, almenys al laboratori, veuen la marihuana de manera molt diferent de com ho fem els cultivadors o usuaris.

------

Imatges i Referències:

• Cannabis glandular trichomes alter morphology and metabolite content during flower maturation. Samuel J. Livingston, Teagen D. Quilichini, Judith K. Booth, Darren C. J. Wong