科学家复活灭绝大麻酶，追溯毒品起源

大麻是一种天赋异禀的植物，其花叶中蕴藏着天然药典。尽管许多化合物在数百万年前进化形成是为了驱除害虫或病原体，但近几千年来人类发现了它们的一些额外用途。

一项新研究深入探究大麻的进化史，追溯其最著名的生物活性化合物——四氢大麻酚（THC）、大麻二酚（CBD）和大麻色烯（CBC）的起源。荷兰瓦赫宁根大学的研究人员采用祖先序列重建技术，揭示了在大麻远古祖先体内合成这些化合物的、早已灭绝的酶系，并通过“复活”这些古老酶来验证其功能机制。

这项发现不仅深化了人类对进化过程的理解，更具有实际应用价值。生物系统学科学家罗宾·范费尔岑解释道：“这些古老酶比它们的现代后代更具韧性与适应性，这使其成为生物技术和药物研发中极具吸引力的起点。”

人类自史前时期就开始培育大麻，将其用于食品、织物、医药及娱乐活动。现代科学已知该植物能产生数百种不同的大麻素、萜烯、黄酮类等植物化学物质，其中部分具有独特的药用或精神活性。

研究聚焦于名为大麻素氧化环化酶的特异性酶，这类酶能将大麻萜酚酸转化为具有不同生物活性的大麻素，从而对药物的治疗效果产生重要影响。尽管该酶系作用关键，科学界对其认知仍然有限。为追溯其进化历程，研究团队通过重建远古酶蛋白来探索其运作机制。

现代大麻植株生产THC、CBD和CBC需要三种独立酶，各司其职。但研究表明，数百万年前的情况可能截然不同。研究团队通过复活并表征三种远古大麻素氧化环化酶，验证了“大麻萜酚酸代谢功能出现在大麻近代祖先中”的假说。

基于现代植物的相关DNA序列，祖先序列重建技术使科学家能够通过多重序列比对重建远古基因，从而实现古蛋白质的复活。研究团队运用该方法重建了现代大麻（及现代人类）出现前数百万年的灭绝酶系。

研究显示，现代大麻素氧化环化酶的共同祖先能同时合成多种大麻素，而专攻单一化合物的特异性酶是在大麻进化过程中出现基因复制后才形成的。这些发现表明，大麻近代祖先确实具备代谢大麻萜酚酸的能力，且早期大麻素氧化环化酶属于“混杂型酶”，能同时产生多种大麻素前体，而非像现代酶那样高度专一。

研究还证实，大麻科植物与杜鹃花等远缘产大麻素植物独立进化出了大麻素氧化环化酶活性。与现代酶相比，重建的远古酶在酵母等微生物体系中更易表达——这对当前从植物提取转向生物技术合成大麻素的产业趋势具有重要意义。

范费尔岑指出：“曾被视作进化‘未完成态’的特性，实际蕴藏着巨大应用潜力。”例如CBC大麻素虽具抗炎镇痛特性，但现代大麻植株产量极低。而研究中重建的某个远古酶作为“进化中间体”，却表现出卓越的CBC合成能力。

“目前尚无天然高CBC含量的大麻品种，”范费尔岑表示，“将这种酶引入大麻植株，或将催生创新药用品种。”

该研究成果已发表于《植物生物技术期刊》。

如果朋友们喜欢，敬请关注“知新了了”！