Еволюція облажалася: стародавній канабіс був краще сучасного
Голландські дослідники відтворили давніх предків THC і CBD – і виявили щось неочікуване
Стародавній канабіс був кращим за сучасний / Фото: freepik
Команда вчених з Вагенінгенського університету в Нідерландах зробила те, що здається сюжетом наукової фантастики: вони буквально повернули час назад для канабісу. Використовуючи метод реконструкції давніх послідовностей, дослідники відтворили ферменти, які існували в рослинах мільйони років тому, та змусили їх працювати в лабораторних умовах.
Деталі
Сучасні сорти канабісу містять різні пропорції основних канабіноїдів – THC, CBD та менш відомого CBC (канабіхромену). За синтез цих сполук відповідають спеціалізовані ферменти-синтази, які є продуктом тривалої еволюції. Сьогоднішні версії цих ферментів кардинально відрізняються від тих, що існували на зорі історії рослини.
Щоб зазирнути в минуле, дослідники використали метод реконструкції предкових послідовностей – технологію, яка дозволяє відновлювати структуру стародавніх білків на основі аналізу сучасних генетичних даних. По суті, вони прочитали ДНК сучасного канабісу задом наперед, щоб з'ясувати, як виглядали його молекулярні інструменти мільйони років тому.
Коли ці відтворені ферменти змусили працювати в лабораторії, вони розкрили свої секрети.
Універсальні солдати проти вузьких спеціалістів
Виявилося, що давні ферменти були справжніми універсалами. На відміну від сучасних високоспеціалізованих версій, кожна з яких відповідає за виробництво конкретного канабіноїду, їхні предки могли створювати одразу кілька сполук – включно з THC, CBD і CBC – з одного й того ж попередника.
"Те, що колись здавалося еволюційно 'незавершеним', виявляється надзвичайно корисним", – пояснює Робін ван Велзен, науковець WUR, який очолював дослідження разом зі своєю колегою Клое Вільяр. "Ці предкові ферменти більш стійкі та гнучкі, ніж їхні нащадки, що робить їх дуже привабливими вихідними точками для нових застосувань у біотехнології та фармацевтичних дослідженнях".
Іншими словами, еволюція зробила ферменти канабісу більш спеціалізованими, але менш універсальними. Це як порівняти швейцарський ніж з набором окремих інструментів: другий ефективніший для конкретних завдань, але перший зручніший, коли потрібна гнучкість.
CBC: забутий герой канабіноїдів
Особливу увагу дослідників привернув канабіхромен (CBC) – сполука, яка досі залишається в тіні своїх знаменитих родичів THC і CBD. Сучасні рослини канабісу зазвичай містять менше 1% CBC, що ускладнює його вивчення та промислове виробництво.
"На даний момент не існує рослини канабісу з природно високим вмістом CBC", – зазначає ван Велзен. "Впровадження цього ферменту в рослину канабісу могло б призвести до створення інноваційних медичних сортів".
Попередні дослідження вказують на те, що CBC може мати протизапальні, протисудомні та антибактеріальні властивості. Проте його терапевтичний потенціал вивчений набагато менше, ніж у THC або CBD. Можливо, саме тому, що його так мало в природних сортах рослини.
Відкриття голландських вчених може змінити цю ситуацію. Давні ферменти здатні виробляти CBC значно ефективніше, ніж сучасні версії.
Дріжджі замість плантацій
Але найбільш революційним виявився інший аспект дослідження. Команда виявила, що реконструйовані давні ферменти набагато легше виробляти в мікроорганізмах, зокрема в дріжджових клітинах, порівняно з сучасними варіантами.
Це відкриває можливість синтезувати рідкісні канабіноїди без вирощування самих рослин канабісу. Уявіть собі: замість величезних теплиць з рослинами – звичайні ферментери з дріжджами, які виробляють потрібні медичні сполуки.
Це має величезні наслідки як для наукових досліджень, так і для розробки ліків. По-перше, виробництво стає дешевшим і контрольованішим. По-друге, зникає проблема легальності, адже ви не вирощуєте канабіс – ви просто використовуєте дріжджі. По-третє, можна створювати сполуки, які практично не зустрічаються в природі.
Дослідники пішли ще далі. Використовуючи раціональну інженерію предкових ферментів, вони створили гібридні версії – щось середнє між стародавніми та сучасними варіантами. Це дозволило їм визначити ключові мутації амінокислот, які лежать в основі функціональної еволюції цих молекул.
"Предкові та гібридні ферменти також продемонстрували унікальну активність і виявилися легшими у виробництві порівняно з їхніми сучасними аналогами", – пишуть автори дослідження.
По суті, науковці створили молекулярний конструктор, де можна комбінувати елементи з різних епох еволюції, щоб отримати потрібні властивості.
Що це означає для майбутнього
Це дослідження відкриває кілька важливих перспектив:
- Для селекції: Тепер можна створювати нові сорти канабісу з унікальними комбінаціями канабіноїдів, включно з високим вмістом CBC.
- Для біотехнологій: З'являється можливість виробляти рідкісні канабіноїди промисловим способом, без залежності від сільськогосподарського вирощування.
- Для медицини: Доступ до раніше рідкісних сполук, таких як CBC, відкриває нові шляхи для розробки ліків.
- Для фундаментальної науки: Дослідження показує, як еволюція працює на молекулярному рівні, і як ми можемо використовувати ці знання.
Цікаво, що це дослідження ілюструє загальний еволюційний принцип: спеціалізація не завжди означає покращення. Сучасні ферменти канабісу дійсно краще виконують свої специфічні функції, але втратили гнучкість і універсальність своїх предків.
У певному сенсі, еволюція пожертвувала багатофункціональністю заради ефективності. Але тепер, коли людству потрібна саме ця універсальність для медичних та біотехнологічних цілей, виявляється, що давні версії корисніші.
Це нагадує ситуацію, коли старий добрий інструмент виявляється зручнішим за найновішу високотехнологічну модель для певних завдань.
Робота голландських дослідників – це не просто цікава наукова вправа. Це практичний прорив, який може змінити спосіб виробництва медичних канабіноїдів та відкрити двері для вивчення раніше недоступних сполук.
І це чудовий приклад того, як іноді для руху вперед потрібно озирнутися назад – навіть якщо це означає повернутися на мільйони років у минуле.
Поки вчені розгадують таємниці рослинних генів, соціологи та фізіологи досліджують не менш складні механізми людського організму. Розуміння біологічних ритмів є критичним не лише для рослин, а й для нашого самопочуття. Це підтверджує нещодавнє дослідження фахівців з Університету Орегону, які проаналізували звички молоді віком від 16 до 24 років. Науковці виявили чітку закономірність між настроєм та дефіцитом відпочинку: хронічний недосип протягом робочого тижня неминуче призводить до того, що молоді люди намагаються «компенсувати» втрачене, значно подовжуючи тривалість сну у вихідні. Такі дані заповнюють важливу прогалину в розумінні того, як наш внутрішній годинник реагує на сучасний темп життя.
Читайте ще:
Не пропустіть цікавинки!
Підписуйтесь на наші канали та читайте новини у зручному форматі!
