科學家復活滅絕大麻酶，追溯毒品起源

大麻是一種天賦異稟的植物，其花葉中蘊藏著天然藥典。盡管許多化合物在數百萬年前進化形成是為了驅除害蟲或病原體，但近幾千年來人類發現了它們的一些額外用途。

一項新研究深入探究大麻的進化史，追溯其最著名的生物活性化合物——四氫大麻酚（THC）、大麻二酚（CBD）和大麻色烯（CBC）的起源。荷蘭瓦赫寧根大學的研究人員采用祖先序列重建技術，揭示了在大麻遠古祖先體內合成這些化合物的、早已滅絕的酶系，并通過“復活”這些古老酶來驗證其功能機制。

這項發現不僅深化了人類對進化過程的理解，更具有實際應用價值。生物系統學科學家羅賓·范費爾岑解釋道：“這些古老酶比它們的現代后代更具韌性與適應性，這使其成為生物技術和藥物研發中極具吸引力的起點。”

人類自史前時期就開始培育大麻，將其用于食品、織物、醫藥及娛樂活動。現代科學已知該植物能產生數百種不同的大麻素、萜烯、黃酮類等植物化學物質，其中部分具有獨特的藥用或精神活性。

研究聚焦于名為大麻素氧化環化酶的特異性酶，這類酶能將大麻萜酚酸轉化為具有不同生物活性的大麻素，從而對藥物的治療效果產生重要影響。盡管該酶系作用關鍵，科學界對其認知仍然有限。為追溯其進化歷程，研究團隊通過重建遠古酶蛋白來探索其運作機制。

現代大麻植株生產THC、CBD和CBC需要三種獨立酶，各司其職。但研究表明，數百萬年前的情況可能截然不同。研究團隊通過復活并表征三種遠古大麻素氧化環化酶，驗證了“大麻萜酚酸代謝功能出現在大麻近代祖先中”的假說。

基于現代植物的相關DNA序列，祖先序列重建技術使科學家能夠通過多重序列比對重建遠古基因，從而實現古蛋白質的復活。研究團隊運用該方法重建了現代大麻（及現代人類）出現前數百萬年的滅絕酶系。

研究顯示，現代大麻素氧化環化酶的共同祖先能同時合成多種大麻素，而專攻單一化合物的特異性酶是在大麻進化過程中出現基因復制后才形成的。這些發現表明，大麻近代祖先確實具備代謝大麻萜酚酸的能力，且早期大麻素氧化環化酶屬于“混雜型酶”，能同時產生多種大麻素前體，而非像現代酶那樣高度專一。

研究還證實，大麻科植物與杜鵑花等遠緣產大麻素植物獨立進化出了大麻素氧化環化酶活性。與現代酶相比，重建的遠古酶在酵母等微生物體系中更易表達——這對當前從植物提取轉向生物技術合成大麻素的產業趨勢具有重要意義。

范費爾岑指出：“曾被視作進化‘未完成態’的特性，實際蘊藏著巨大應用潛力。”例如CBC大麻素雖具抗炎鎮痛特性，但現代大麻植株產量極低。而研究中重建的某個遠古酶作為“進化中間體”，卻表現出卓越的CBC合成能力。

“目前尚無天然高CBC含量的大麻品種，”范費爾岑表示，“將這種酶引入大麻植株，或將催生創新藥用品種。”

該研究成果已發表于《植物生物技術期刊》。

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