科学家通过重现数百万年前存在的远古酶，揭示了 cannabis 如何演化出合成其最著名化合物——四氢大麻酚（THC）、大麻二酚（CBD）和大麻色烯（CBC）的能力。这些早期酶具备多重功能，能同时生成多种大麻素，随后演化过程将其精炼为当今高度特异化的形态。通过在实验室中“复活”这些失传已久的酶，研究人员揭示了 cannabis 化学成分如何随时间推移变得更加精确，并意外发现：远古版本的酶往往更稳定且更易于操作。
他们的研究结果发表在科学期刊《Plant Biotechnology Journal》上。为了得出这些结论，研究人员重建了已不复存在、但在数百万年前活跃于大麻植物早期祖先体内的酶。酶对于大麻中大麻素的生产至关重要，它能驱动化学反应，产生这些具有公认药用潜力的生物活性化合物。
大麻酶如何随时间进化
如今的大麻植物依赖高度特化的酶来生产THC、CBD和CBC。每种化合物都由其自身专属的酶产生。这项新的研究表明，这种精确性是进化的结果，并非一直如此。
这些酶的早期版本要灵活得多。单一祖先酶可以同时生成多种大麻素。随着时间的推移，在大麻进化过程中发生了基因重复，使得这些酶逐渐变得更加特化，并且在产生单个化合物方面效率更高。
重现古代大麻的化学特性
为了揭示这段历史，研究人员使用了一种称为祖先序列重建的方法。通过分析现代植物的DNA，他们能够预测数百万年前古代酶的可能模样。这些被重建的版本，称为祖先酶，随后在实验室中被制造出来并直接进行了测试。
这些结果提供了首个实验证据，表明大麻素（包括THC等化合物）的生产始于一个相对近期的大麻祖先，并随着植物的进化变得更加精细化。这个过程帮助塑造了如今大麻中复杂的化学特征。
具有生物技术潜力的新见解
除了揭示大麻化学特性的进化过程，这项研究还突出了实践应用的机会。事实证明，重建的古代酶比现代大麻酶更容易在微生物（如酵母细胞）中生产。这一点很重要，因为大麻素越来越多地采用生物技术方法制造，而非直接在植物中种植。
“曾经在进化上看似‘未完成’的东西，结果却非常有用，”与同事Cloé Villard共同领导这项研究的WUR研究员Robin van Velzen说。“这些祖先酶比它们的后代酶更稳定、更灵活，这使得它们成为生物技术和制药研究新应用中非常有吸引力的起点。”
迈向新的药用大麻品种
其中一种重建的酶尤其突出，因为它能非常特异地产生CBC——一种以其抗炎和镇痛特性而闻名的大麻素。“目前，还没有天然高CBC含量的大麻植物。因此，将这种酶引入大麻植物可能会产生创新的药用品种，”Van Velzen解释道。
总之，这些发现表明，研究古代植物DNA不仅可以加深我们对进化的理解，同时也为生产具有医学价值的大麻化合物开辟了新途径。