Генетика конопель

В описах властивостей того чи іншого сорту канабісу часто зустрічаються вислови «африканська генетика», «індійська генетика» тощо. Кожен термін має на увазі певний набір характеристик, властивих рослині. Але саме поняття «генетика» дещо ширше.

Мендель та горох

У загальній формі визначення генетика звучить як “наука про спадковість“. Становлення генетики починалося саме з цього – вивчення спадковості. Вчені намагалися з’ясувати: чому діти народжуються схожими на батьків, чому щенята одного посліду можуть мати різне забарвлення, чому форма, колір та інші властивості плодів з дерев одного виду різняться залежно від конкретного сорту.

Першим на ці та інші питання спробував відповісти Грегор Мендель. Через брак більш захоплюючого хобі викладач фізики та природної історії займався вирощуванням гороху в монастирському саду. Скрупульозний Мендель ретельно перераховував урожай з точністю до горошини. Якось він у вигляді експерименту схрестив рослини двох сортів – зморшкуватий горох і гладкий. Урожай складався з зморшкуватих та гладких горошин. Вчений відібрав тільки гладкий горох (273 горошини) і знову посіяв його на монастирських грядках. Восени, під час збирання врожаю, Менделя чекав сюрприз – з 7324 горошин 1850 виявилися зморщеними.

Експериментатор дійшов логічного висновку, що потомство гібридів якимось чином зберегло в собі схильність до певних властивостей своїх «батьків», навіть якщо ці властивості не були вираженими у урожаї першого покоління. Механізм спадкової «пам’яті» рослин поки залишався загадкою.

Мендель проаналізував отримані дані та зазначив, що загальна кількість горошин (5474) майже в 3 рази перевищувала кількість зморшкуватих горошин (1850). Вчений порівняв ще 7 ознак, за якими рослини відрізнялися одна від одної, та виявив схожу закономірність. Ці дослідження допомогли Менделю створити теорію про спадковість, що складається з набору «факторів», успадкованих зародком від генетичних батьків і комбінованих у певній послідовності, чим зумовлено все розмаїття потомства.

Хромосоми – носії генетичної інформації

Пізніше досягнення науки ХХ століття дозволили вченим дізнатися про мікросвіт набагато більше, в тому числі і про природу «факторів» спадковості– хромосомах. Хромосома – це особливий білок, що міститься в ядрі кожної клітини кожного живого організму на планеті. Для істот окремого біологічного виду кількість хромосом у ядрі кожної клітини їхнього організму однакова.

Саме в хромосомах міститься інформація про призначення клітини (різні клітини можуть виробляти енергію або поглинати її, продукувати різні речовини – ферменти, пігменти і т.д., передавати нервові імпульси, накопичувати поживні речовини). При розподілі хромосоми в ядрі, що ділиться, клітини утворюють ідентичну пару. Завдяки цьому нові клітини є точними копіями попередньої. Цей процес називають мейозом.

Однак саме собою існування хромосом не дає відповіді на питання: чому вони комбінуються певної послідовності? Чому дитина не народжується точною копією, наприклад, матері, а схожа і на тата, і на дідуся, чи навіть на більш далеких родичів? З’ясувати це вдалося британському вченому Френсісу Крику, який у 1953 році відкрив ДНК (цьому, за його власним зізнанням, чимало сприяв досвід розширення свідомості за допомогою ЛСД).

ДНК є довгою молекулою нуклеїнової кислоти, що має форму подвійної спіралі. Ця молекула містить повну інформацію про те, як має розвиватися живий організм. Молекула ДНК – основа хромосоми, Х-образного білка. Таким чином, хромосоми є переносниками генів.

Спрощено ген (звідси і назва «генетика») – ділянка парної спіралі ДНК, яку можна характеризувати як визначення тієї чи іншої ознаки живого організму. Таких «вузликів» на довгому ланцюжку молекули ДНК тисячі, і кожен несе в собі інформацію про певну властивість. Гени коноплі визначають, наприклад, колір і форму листя, розміри рослини, вміст активних компонентів (переважання ТГК або КБД).

Виведення нових сортів канабісу

Пріоритетним завданням селекціонерів, що займаються виведенням нових сортів коноплі, є відбір потомства, що володіє однорідними ознаками, успадкованими від генетичних батьків. По суті, це дуже схоже на досліди Менделя з горошком: сорти схрещуються, з-поміж отриманого потомства відбираються екземпляри, що мають бажану ознаку, потім процес повторюється доти, поки властивості нового сорту не вдасться стабілізувати. Насіння першого покоління користується найбільшою популярністю завдяки феномену гетерозису (підвищеної життєздатності, яку мають гібриди першого покоління). Таке насіння росте в середньому на 25% швидше.

Такий спосіб виведення нових сортів – трудомісткий і тривалий. Звичайно, набагато швидше було б виділити ген, який відповідає за бажану ознаку, визначити, в яких статевих клітинах рослини містяться хромосоми з потрібним набором генів, і створювати нові сорти на основі цих клітин. Усе це добре звучить теоретично. Але на практиці, щоб розшифрувати, за що саме відповідає той чи інший ген, можуть знадобитися десятиліття кропіткої роботи. Враховуючи те, що в кожній хромосомі тисячі генів – це завдання видається нездійсненним.

Однак генні модифікації сьогодні вже перестали бути чимось із галузі фантастики – шляхом маніпуляцій з простими генами виведено сотні сортів сої, рису, бавовни та інших сільськогосподарських культур. Їх гени були відібрані або змінені штучно таким чином, щоб передати нащадкам потрібну властивість – стійкість до шкідників або вищий рівень вироблення цукру, наприклад.

Чому ж не застосувати технологію генної модифікації до коноплі? Перша причина – гроші. Вартість технологій генної інженерії дуже висока, і поки канабіс у більшості країн світу є забороненою речовиною, жодна компанія з виробництва марихуани не може собі дозволити дорогі дослідження та роботи з генної модифікації. Тривале та трудомістке виведення нових сортів «по-старому» набагато дешевше і простіше в економічному плані. Другою перешкодою є складність процесу – адже зміна всього одного гена може призвести до абсолютно несподіваних змін всього ланцюжка ДНК та небажаних мутацій.

Перспективи генної інженерії у сфері канабісу

Стрімка легалізація каннабісу в США (які, до речі, займають лідируючі позиції з виробництва генномодифікованих продуктів у світі) дає всі підстави для оптимістичного прогнозу. Легальна марихуана вже перестала бути чимось надзвичайним – у двох десятках штатів її використовують як лікарський препарат, а в Колорадо та Вашингтоні – як рекреаційний засіб.

Великі фармацевтичні компанії вже почали масовий випуск ліків на основі компонентів канабісу. Ці корпорації мають достатні ресурси і технології, щоб провести модифікацію генів коноплі. Генномодифікований канабіс міг би, наприклад, містити більше каннабідіолу (непсихоактивної речовини, що має високу медичну цінність), або мати сильніший аналгетичний ефект. Якщо ж виявиться вдалим експеримент із легалізацією рекреаційної марихуани, до неї, ймовірно, незабаром також будуть застосовані технології генної модифікації.

Генетична модифікація дозволила б усунути характерний запах квітучих рослин, змінити форму листя та зовнішній вигляд, зробити коноплі невпізнанною на відкритій місцевості (що дозволило б убезпечити врожай від злодіїв), зробити її практично невразливою для шкідників, такі перспективи генної інженерії в галузі каннабісу. Поки що це лише нереалізовані можливості, але й поява генномодифікованої сої колись здавалася неймовірною.