人类之所以喜爱大麻，原因多种多样，但通常归结为两点之一：THC（四氢大麻酚），一种让你飘飘欲仙的致幻成分；以及CBD（大麻二酚），主要因其在治疗癫痫等疾病方面的药用效果而备受追捧，并且可能还有其他健康益处。事实证明，我们应该感谢数百万年前的病毒，是它们赋予了大麻生产这两种化学物质的能力。
在最新一期的《Genome Research》杂志上，一组北美科学家首次发布了大麻基因组的完整图谱。在这份图谱中，诸多有趣的发现之一是，编码THC和CBD生产的基因，是由于数百万年前感染该植物并成功殖入其基因组的病毒引入的DNA片段而进化形成的。
这份图谱的其他新发现包括：发现了负责CBC（大麻色素——大麻中发现的一种大麻素）生产的基因；区分了工业大麻和药用大麻（前者主要生产CBD，后者富含THC）；以及关于为什么有些大麻比其他大麻更强效、更茁壮的线索。
“大麻育种的一个问题是查看基因组的相关资源，”J. Craig Venter研究所（位于加州拉霍亚）的生物信息学总监Todd Michael表示，他并未参与此项研究。“到目前为止，很多工作都像是通过将随机品系相互杂交进行试错，而对哪些特定遗传性状会转移知之甚少。” Michael说，“像基因图谱这样的资源，对于任何植物的高质量育种来说，都 truly 是起点。所有真正重要的作物都需要这些。”
然而，在过去，障碍一直困扰着大麻基因图谱的开发。立法禁止研究人员轻易地研究和实验该植物，即使是在受控的实验室环境中。此外，由于大麻基因组相对较大，绘制其图谱本身就 inherently 困难。基因组越大，分类就越难，这就是为什么科学家们花了这么长时间才绘制出人类基因组图谱并对其进行解读。病毒成分加剧了测序和组装大麻基因组的难度。看，THC和CBD都是由同一条染色体上的合成酶基因产生的。但这些合成酶基因被大量混乱的DNA片段——称为逆转录转座子——所包围，而这些逆转录转座子来自——你猜对了——病毒。随着时间的推移，这些数百万个传染性DNA元件成倍增长并扩散到整个基因组。THC和CBD合成酶基因被牢固地嵌套在这些元件中。
似乎THC和CBD合成酶基因来源于单个基因，而病毒逆转录转座子在跳跃和扩张的过程中，驱动了不同大麻品系中合成酶基因序列的突变，促使该基因分化，在药用大麻中形成THCA（生产THC），在工业大麻中形成CBDA（生产CBD）。Michael推测，转座子可能在它们跳跃于整个基因组时，有能力携带和移动合成酶基因。
该论文的团队此前曾在2011年发布过基因组草图，但该草图过于零散，无法显示特定基因在染色体上的位置。另一家基因公司于2月发布了大麻基因组图谱，但尚未公布其研究成果。
Michael认为，最终完整绘制出基因组图谱将对大麻产业“具有革命性意义”。行业专家将能更容易地确定需要选择哪些性状，以培育出更容易、更快速生长的大麻品系。但除了将大麻培育成更好的农作物外，基因组图谱还应对精细调整大麻品系生产THC、CBD和数百种其他特有大麻素的能力产生重大影响。
Michael说：“拥有基因图谱和高质量基因组相结合，可能使科学家能够靶向特定通路，特别是对于那些对大麻致幻成分感兴趣的人来说。”例如，你可以改变大麻的萜烯谱，以调节从植物中获得的嗨感。你也可以改变植物产生的气味。有了基因组图谱，研究人员甚至可以使用CRISPR这样的工具，直接在遗传层面编辑这些特征。
虽然古老的病毒元件在THC和CBD生产的进化历史中扮演的角色是一个有趣见解，但对大多数科学家来说，这并不那么令人惊讶。Michael说：“总的来说，这基本上就是植物的进化方式。我不太清楚为什么媒体会如此积极地报道这一点。”研究人员早就知道逆转录转座子起源于病毒。“我们知道，植物的基因组大小几乎100%是由于逆转录转座子的扩张。这没有什么新鲜事。而且我们知道它们在植物进化中发挥着重要作用。”
相反，Michael认为该论文更关键的见解在于说明哪些基因可能活跃，哪些可能不活跃，因为这将使研究人员更好地了解哪些方面值得尝试，哪些方面应该避免。
Michael对高CBD产品作为阿片类药物替代品的未来尤其感到兴奋。他表示：“我们面临着巨大的阿片类药物流行病，而CBD和THC已被证明在疼痛管理方面可以发挥作用。”
最终，新的基因组图谱必将促使娱乐性和药用大麻应用领域涌现大量新研究。Michael说：“有很多很棒的工作正在涌现。在未来一年，我们将看到大麻基因组学领域出现许多非常精彩的东西。”
