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# Biologia# Genómica

A Diversidade Genética da Cannabis: Um Estudo Moderno

Pesquisas mostram o complexo cenário genético da Cannabis em diferentes regiões.

Manica Balant, D. Vitales, Z. Wang, Z. Barina, L. Fu, T. Gao, T. Garnatje, A. Gras, M. Q. Hayat, M. Oganesian, J. Pellicer, A. S. Salami, A. P. Seregin, N. Stepanyan-Gandilyan, N. Sultana, S. Tsooj, M. Urgamal, J. Valles, R. van Velzen, L. Pokorny

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Desvendando a Genética daDesvendando a Genética daCannabise implicações para o cultivo.Estudo identifica diversidade genética
Índice

A Cannabis é uma das plantas mais antigas usadas pelos humanos. Ela existe há milhares de anos e tem várias utilidades, incluindo a fabricação de cordas, tecidos e papel, além de ser usada para medicina e alimentação. As pessoas também usam a cannabis em vários rituais. Apesar de sua longa história, ela se tornou ilegal em muitas partes do mundo no início dos anos 1900, principalmente por causa de seus efeitos na mente. Isso dificultou a pesquisa sobre a cannabis. A maioria dos estudos se concentrou em variedades de cânhamo ou plantas apreendidas pela polícia. No entanto, com os recentes esforços de legalização, a pesquisa e o cultivo de cannabis estão aumentando novamente.

Embora existam muitos mapas Genéticos e dados sobre cannabis, a maior parte dessas informações vem de cânhamo moderno ou plantas de drogas que não têm variedade e origens claras. Estudos que incluem plantas selvagens ou variedades tradicionais ainda são raros, destacando a necessidade de coletar Amostras de uma gama mais ampla de áreas para entender melhor a diversidade genética da cannabis.

Cannabis e Sua Família

A cannabis pertence a uma família de plantas conhecida como Cannabaceae, que inclui dez gêneros e mais de 100 Espécies. Dois membros importantes dessa família são a cannabis e o lúpulo, que é crucial para a indústria da cerveja. Normalmente, as plantas de cannabis têm formas masculinas e femininas, embora alguns tipos tenham ambas. O número médio de cromossomos na cannabis é 20, e ela tem um tamanho genômico específico.

A cannabis provavelmente apareceu pela primeira vez há cerca de 27 milhões de anos perto do Planalto Tibetano no nordeste. A partir daí, se espalhou para o oeste na Europa e para o leste na China. Embora tenha se tornado popular na Índia, ela só entrou no subcontinente há cerca de 30.000 anos.

Domesticação da Cannabis

A domesticação da cannabis é debatida entre os especialistas. Alguns acreditam que aconteceu uma vez na Ásia Central, enquanto outros pensam que foi domesticada várias vezes em diferentes regiões. Evidências sugerem que ela foi provavelmente cultivada pela primeira vez na Ásia Oriental há cerca de 12.000 anos. Inicialmente, as pessoas cultivavam cannabis para várias utilizações, mas com o tempo, tipos específicos foram desenvolvidos para diferentes propósitos, como cânhamo para fibras e plantas de drogas. À medida que as pessoas viajavam e comercializavam, a cannabis se espalhou pela Ásia, Europa e eventualmente para as Américas durante a colonização.

Taxonomia da Cannabis

A classificação da cannabis foi complicada por questões culturais e legais, levando a muita confusão. A primeira distinção conhecida entre os tipos de cannabis europeus e asiáticos foi feita por volta de 1240. Não foi até o século 18 que duas espécies foram identificadas cientificamente: Cannabis sativa e Cannabis indica. Nos últimos dois séculos, várias maneiras de classificar a cannabis surgiram, com alguns pesquisadores vendo como uma única espécie com várias variedades.

Um dos primeiros estudos completos sobre cannabis incluiu uma ampla gama de amostras selvagens e tradicionais de todo o mundo. Esta pesquisa reconheceu duas espécies principais: Cannabis sativa e Cannabis indica, com vários tipos identificados dentro de cada espécie. Uma terceira potencial espécie, Cannabis ruderalis, também foi sugerida, mas as evidências para isso permanecem fracas.

Alguns pesquisadores argumentam que a cannabis deve ser considerada uma única espécie, C. sativa, com subdivisões baseadas em características específicas. Outros encontraram grupos genéticos distintos dentro da cannabis com base em regiões geográficas, levando a descobertas que apoiam a visão de múltiplas espécies ou tipos.

Pesquisas e Abordagens Recentes

Estudos recentes têm usado técnicas genéticas avançadas, como sequenciamento de genoma completo, para investigar a cannabis. No entanto, ninguém ainda se concentrou em como a cannabis evoluiu usando métodos de sequenciamento direcionados. Além disso, a possibilidade de usar espécimes de herbário, que são amostras históricas de plantas, também não foi explorada.

Uma técnica chamada Hyb-Seq combina sequenciamento direcionado e de baixa cobertura, tornando-se adequada para estudar tanto amostras de plantas recentes quanto antigas. Este método foi eficaz em recuperar dados genéticos de espécimes antigos que frequentemente estão muito degradados para métodos convencionais.

Para esclarecer o status taxonômico da cannabis e entender melhor sua estrutura genética, os pesquisadores realizaram uma amostragem minuciosa de cannabis em sua área nativa. Isso incluiu tanto amostras modernas quanto históricas.

Amostragem e Métodos

Para o estudo, 94 amostras de cannabis foram coletadas de várias regiões da Eurásia. Isso incluiu amostras de plantas vivas e espécimes secos de herbários. A pesquisa também incluiu sequências de espécies relacionadas para melhor comparação. A distribuição geográfica foi mapeada, destacando os diferentes tipos de cannabis amostrados.

O DNA foi extraído e analisado para coletar informações genéticas. Os pesquisadores usaram ferramentas genômicas modernas para preparar o DNA para sequenciamento. Eles conseguiram capturar um alto volume de dados genéticos de amostras frescas e de herbário.

Análise dos Dados Genéticos

Os pesquisadores filtraram e processaram os dados genéticos brutos para identificar os genes de interesse. Em seguida, alinharam essas sequências e construíram uma árvore filogenética para entender as relações entre diferentes amostras de cannabis.

A análise revelou três grupos principais de cannabis com base em dados genéticos: Leste Asiático, Paleotrópico e Boreal. Cada grupo continha subgrupos menores que correspondiam às origens geográficas das amostras analisadas.

Estrutura Geográfica da Cannabis

A pesquisa destacou grupos geográficos distintos dentro da cannabis. O grupo do Leste Asiático incluiu amostras principalmente do norte da China e leste da Mongólia. O grupo Boreal abrangeu plantas de latitudes mais altas na Europa e Ásia. O grupo Paleotrópico representou plantas de latitudes mais baixas, incluindo partes do sul da Ásia e África.

Esses agrupamentos forneceram uma imagem mais clara de como as variedades de cannabis se desenvolveram e se espalharam por diferentes regiões. Curiosamente, a análise mostrou que a composição genética das plantas de cannabis estava mais ligada à sua localização geográfica do que ao seu uso pretendido, como para produção de drogas ou fibras.

Estrutura Populacional e Admixão

Uma análise adicional dos dados genéticos revelou uma mistura significativa entre as populações. Isso significa que houve mistura entre diferentes variedades e regiões de cannabis. Alguns indivíduos mostraram um alto grau de mistura genética, enquanto outros mantiveram características genéticas distintas.

O estudo descobriu que, enquanto alguns grupos tinham uma diferenciação genética relativamente baixa, outros exibiam distinções claras. As descobertas sugeriram que a diversidade genética dentro da cannabis é influenciada tanto pela distribuição geográfica quanto pela atividade humana histórica.

Implicações para Pesquisas Futuras

Os resultados deste estudo oferecem insights valiosos sobre a paisagem genética da cannabis. Compreender sua diversidade e como ela foi moldada ao longo do tempo pode ajudar a orientar pesquisas e práticas de cultivo futuras.

Embora o uso de uma abordagem de amostragem ampla tenha sido eficaz, os pesquisadores apontaram que estudos mais detalhados poderiam se beneficiar de uma abordagem direcionada que combine amostras históricas com dados genéticos modernos. Isso poderia levar a uma melhor compreensão da evolução e domesticação da cannabis.

Conclusão

No geral, o estudo revelou que a cannabis é melhor entendida como uma única espécie com uma estrutura genética diversificada moldada por sua distribuição natural e influência humana. As descobertas destacam a importância de continuar a pesquisa sobre a diversidade genética da cannabis, especialmente em áreas que historicamente foram sub-representadas em estudos.

Usando técnicas genéticas avançadas, os pesquisadores podem desvendar as complexidades da genética da cannabis e oferecer insights que poderiam apoiar práticas de cultivo sustentáveis e informar decisões políticas sobre seu uso e regulamentação. A integração de amostras históricas em estudos modernos é uma avenida promissora para entender melhor o passado e o presente desta planta antiga.

Fonte original

Título: Integrating target capture with whole genome sequencing of recent and natural history collections to explain the phylogeography of wild-growing and cultivated Cannabis

Resumo: O_LICannabis has provided important and versatile services to humans for millennia. Domestication and subsequent dispersal have resulted in various landraces and cultivars. Unravelling the phylogeography of this genus poses considerable challenges due to its complex history. C_LIO_LIWe relied on a Hyb-Seq approach (combining target capture with shotgun sequencing), with the universal Angiosperms353 enrichment panel, to explore the genetic structure of wild-growing accessions and cultivars by implementing phylogenomic and population genomic workflows on the same Hyb-Seq data. C_LIO_LIOur findings support the treatment of Cannabis as a monotypic genus (C. sativa L.), structured into three main genetic groups--E Asia, Paleotropis, and Boreal--with clear phylogeographic signal despite significant levels of admixture. The E Asia group was sister to the Paleotropis and the Boreal groups. Individuals within the Paleotropis group could be further structured into three subgroups: Iranian Plateau, C & S China and Himalayas, and Indoafrica. Individuals from the Boreal group split into two subgroups: Eurosiberia and W Mongolia and Caucasus and Mediterranean. Hemp and drug-type landraces and cultivars consistently matched their putative geographic origin. C_LIO_LIThese findings enhance our understanding of the genetic patterns in Cannabis and provide a framework for future research into its current and past genetic diversity. C_LI

Autores: Manica Balant, D. Vitales, Z. Wang, Z. Barina, L. Fu, T. Gao, T. Garnatje, A. Gras, M. Q. Hayat, M. Oganesian, J. Pellicer, A. S. Salami, A. P. Seregin, N. Stepanyan-Gandilyan, N. Sultana, S. Tsooj, M. Urgamal, J. Valles, R. van Velzen, L. Pokorny

Última atualização: 2024-10-20 00:00:00

Idioma: English

Fonte URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.17.618884

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.17.618884.full.pdf

Licença: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Alterações: Este resumo foi elaborado com a assistência da AI e pode conter imprecisões. Para obter informações exactas, consulte os documentos originais ligados aqui.

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