¿Por qué algunas variedades de cannabis producen principalmente CBD mientras que otras acumulan cantidades elevadas de THC? Sabemos que la genética desempeña un papel fundamental, pero comprender cómo aparecieron y evolucionaron los genes responsables de estas diferencias es una cuestión bastante más compleja.
Durante los últimos años se han conseguido avances importantes en la secuenciación del genoma del cannabis. Sin embargo, algunas de las regiones más interesantes, precisamente aquellas relacionadas con la producción de cannabinoides, seguían siendo difíciles de estudiar debido a su estructura genética.
Pues bien, un equipo de investigadores chinos ha publicado un nuevo trabajo en la revista científica Plant Biotechnology Journal que permite reconstruir con mayor precisión la historia evolutiva de los genes responsables de la síntesis de cannabinoides como el CBD y el THC.
Lo interesante es que los investigadores no se han limitado a comparar variedades. Han conseguido reconstruir dos versiones del genoma de una misma planta de cannabis sin los huecos que dificultaban los análisis anteriores.
Vamos a ver qué han descubierto y por qué puede resultar importante para el futuro de las variedades ricas en CBD.
Título original: Gap-Free Cannabis sativa Assemblies Reveal Post-Polyploid Genome Remodelling and Refine the Evolution of Cannabinoid Synthase Genes.
Autores: Jiangjiang Zhang, Chuchu Qin, Zhao Li, Lining Zhao, Ashok Biswas, Touming Liu, Mingbao Luan, Lin Li, Defang Li y Jianbin Yan.
Publicado en: Plant Biotechnology Journal, 22 de octubre de 2026.
Conclusiones
Empezamos por las conclusiones, que son probablemente lo que más interesa a quienes siguen las investigaciones sobre el cannabis y sus cannabinoides. Después veremos cómo se realizó el estudio y algunos de sus resultados más técnicos.
El hallazgo principal es que los genes responsables de la síntesis del CBD, el THC y el CBC proceden de una antigua familia genética que experimentó diferentes duplicaciones y modificaciones a lo largo de la evolución del cannabis.
Los investigadores han podido reconstruir esta historia con mayor detalle gracias a dos ensamblajes genómicos completos, que les han permitido estudiar regiones del ADN que antes resultaban especialmente difíciles de interpretar.
El cromosoma 7 tiene un papel fundamental en la producción de cannabinoides
Uno de los resultados más interesantes está relacionado con el cromosoma 7 del cannabis.
En él se encuentran los genes que codifican algunas de las enzimas responsables de las últimas etapas de la biosíntesis de cannabinoides:
- CBDAS: enzima que transforma el ácido cannabigerólico (CBGA) en ácido cannabidiolico (CBDA), precursor del CBD.
- THCAS: enzima responsable de la transformación del CBGA en ácido tetrahidrocannabinólico (THCA), precursor del THC.
- CBCAS: enzima que interviene en la síntesis del ácido cannabicroménico (CBCA), precursor del CBC.
Estas enzimas actúan sobre un mismo compuesto de partida, el CBGA, pero generan productos diferentes.
Esto ayuda a explicar por qué el perfil de cannabinoides de una planta está tan relacionado con las características y la actividad de determinados genes.
Los investigadores comprobaron que los genes de estas enzimas pertenecen a una misma familia evolutiva y que su diversificación se produjo mediante sucesivas duplicaciones y modificaciones genéticas.
En otras palabras, la capacidad del cannabis para producir diferentes cannabinoides no apareció de forma independiente para cada compuesto, sino que está relacionada con la evolución y especialización de genes que comparten un origen común.
El cannabis y el lúpulo comparten parte de esta historia genética
Aquí encontramos otro resultado especialmente interesante.
El cannabis y el lúpulo (Humulus) pertenecen a la misma familia botánica, Cannabaceae, y comparten un antepasado evolutivo.
Al comparar sus genomas, los investigadores encontraron evidencias de que una duplicación de un gen ancestral ocurrió antes de que ambos linajes se separaran.
Aquella duplicación dio lugar a dos ramas evolutivas.
En el cannabis actual, una de ellas está representada por genes del cromosoma 2, mientras que la otra experimentó una importante expansión y diversificación en el cromosoma 7.
Esta segunda rama es la que terminó dando lugar a los genes funcionales responsables de la síntesis de cannabinoides como el CBDA, el THCA y el CBCA.
En cambio, el lúpulo conservó únicamente la rama relacionada con los genes del cromosoma 2 del cannabis.
Por tanto, los resultados sugieren que una parte de la historia genética que hizo posible la aparición de estas enzimas comenzó antes de la separación entre cannabis y lúpulo, aunque su especialización posterior se produjo en el linaje del cannabis.
No todas las copias de los genes son funcionales
Que una planta tenga varias copias de un gen no significa necesariamente que todas ellas estén activas.
Los investigadores observaron que algunas regiones del cromosoma 7 contienen numerosas secuencias relacionadas con las enzimas productoras de cannabinoides.
Sin embargo, muchas de estas copias presentan modificaciones que les impiden producir una enzima completa y funcional.
Son lo que conocemos como pseudogenes: secuencias que conservan similitudes con genes funcionales, pero que han perdido parte o la totalidad de su función original.
De hecho, al comparar diferentes genomas de cannabis, los investigadores no encontraron más de una copia intacta de CBDAS o THCAS en cada ensamblaje haploide analizado.
Esto es importante porque demuestra que no basta con contar cuántas copias de un gen existen para conocer la capacidad de una planta para sintetizar cannabinoides.
También debemos considerar si esas copias son funcionales, cómo están reguladas y en qué medida se expresan.
¿Por qué unas variedades producen más CBD que otras?
El trabajo también aporta información interesante sobre las diferencias entre variedades.
Los investigadores analizaron la presencia y la expresión de genes relacionados con la biosíntesis de cannabinoides en diferentes genomas de cannabis.
Observaron que genes como CBDAS y THCAS pueden presentar diferencias importantes entre variedades, tanto en su presencia o ausencia como en su nivel de expresión.
En algunas variedades ricas en CBDA, el gen CBDAS presentó una expresión elevada durante la floración. En otras, no se encontró una copia intacta de este gen.
Además, detectaron diferencias en la organización de las regiones cromosómicas donde se encuentran estas enzimas.
Esto ayuda a comprender por qué distintas variedades de una misma especie pueden presentar perfiles químicos tan diferentes.
No obstante, conviene aclarar que la producción final de cannabinoides es un fenómeno complejo. La presencia de determinados genes no permite predecir por sí sola el porcentaje exacto de CBD o THC que tendrá una planta.
Su expresión, el resto de la maquinaria biosintética y las condiciones de desarrollo también intervienen en el resultado final.
Una parte muy importante del genoma del cannabis está formada por secuencias repetitivas
Otro dato sorprendente del estudio es que aproximadamente el 78,5 % del genoma analizado está compuesto por secuencias repetitivas.
Entre ellas encontramos elementos transponibles, fragmentos de ADN capaces de participar en procesos de reorganización del material genético a lo largo de la evolución.
Esta abundancia de secuencias repetidas explica, en parte, por qué ha resultado tan complicado obtener secuencias completas del genoma del cannabis.
También ayuda a comprender la complejidad de las regiones que contienen genes relacionados con los cannabinoides.
Los investigadores encontraron asociaciones entre la presencia de determinados elementos transponibles y los niveles de expresión de algunos genes de la ruta biosintética.
Sin embargo, estas asociaciones no demuestran por sí mismas que dichos elementos sean responsables directos de aumentar o reducir la producción de cannabinoides.
Para confirmar ese posible papel regulador serán necesarios nuevos estudios funcionales.
El cannabis conserva señales de una antigua triplicación de su genoma
El trabajo también revisa una cuestión relacionada con la evolución general del cannabis.
Algunos estudios anteriores habían sugerido que esta especie pudo experimentar varias duplicaciones completas de su genoma.
Sin embargo, los nuevos resultados identifican la señal de una antigua triplicación genómica compartida con numerosas plantas eudicotiledóneas, sin encontrar evidencias de duplicaciones completas adicionales exclusivas del linaje del cannabis.
Según los autores, la diversidad genética actual de la especie se explica mejor por una combinación de procesos evolutivos antiguos, duplicaciones de genes individuales y reorganizaciones de regiones del ADN.
Esto permite comprender mejor cómo ha evolucionado el genoma del cannabis sin necesidad de atribuir todos sus cambios a duplicaciones completas.
¿Qué importancia puede tener este descubrimiento para las variedades ricas en CBD?
Probablemente esta sea una de las aplicaciones más interesantes de la investigación.
Conocer mejor la estructura y la evolución de los genes implicados en la síntesis de cannabinoides puede ayudar a desarrollar herramientas genéticas más precisas para estudiar y seleccionar variedades.
Por ejemplo, disponer de secuencias de referencia completas puede facilitar la identificación de diferencias entre genes funcionales y copias inactivas, así como el estudio de las regiones que regulan su expresión.
A largo plazo, estos conocimientos podrían contribuir a programas de mejora genética orientados a obtener variedades con perfiles de cannabinoides más definidos y estables.
Esto resulta especialmente interesante para el cáñamo destinado a la producción de CBD, donde la composición química de las plantas es una característica fundamental.
Pero es importante no adelantar conclusiones.
El estudio no ha desarrollado una nueva variedad ni ha demostrado que sea posible aumentar directamente la producción de CBD mediante una modificación genética concreta.
Lo que ofrece es una base genómica más completa para futuras investigaciones.
Y esto, desde el punto de vista científico, ya supone un avance importante.
Extracto del estudio
La investigación fue desarrollada por un equipo de científicos de diferentes instituciones chinas, entre ellas la Academia China de Ciencias Agrícolas y la Universidad Agrícola de Huazhong.
Los investigadores utilizaron una planta hembra de Cannabis sativa procedente de un programa de mejora genética con variedades chinas.
El material seleccionado correspondía a un cáñamo industrial con predominio de CBDA, que presentaba aproximadamente un 4 % de CBD y THC no detectable en las condiciones analíticas utilizadas por los autores.
El objetivo principal era obtener una representación completa de su genoma y utilizarla para investigar la evolución de los genes responsables de la biosíntesis de cannabinoides.
Dos ensamblajes completos del genoma
Mediante la combinación de diferentes tecnologías de secuenciación, entre ellas PacBio HiFi, PacBio CLR y Hi-C, los investigadores reconstruyeron dos ensamblajes genómicos diferenciados.
Cada uno representa una de las versiones secuenciadas del material genético de la misma planta, no dos variedades distintas.
Los resultados fueron los siguientes:
| Característica | Ensamblaje 1 | Ensamblaje 2 |
|---|---|---|
| Tamaño del genoma | 741,03 Mb | 744,89 Mb |
| Cromosomas | 10 | 10 |
| Huecos en la secuencia | 0 | 0 |
| Genes predichos | 27.365 | 27.776 |
| Secuencias repetitivas | 78,53 % | 78,52 % |
La ausencia de huecos permitió estudiar con mayor precisión algunas regiones cromosómicas especialmente complejas.
Posteriormente, los autores compararon estos ensamblajes con otros genomas de cannabis y con especies relacionadas, incluido el lúpulo.
Los análisis filogenéticos, las comparaciones de estructura cromosómica y los estudios de expresión genética permitieron reconstruir la evolución de la familia de genes que incluye CBDAS, THCAS y CBCAS.
Los resultados respaldan un modelo en el que una duplicación ancestral dio origen a dos linajes genéticos, seguida de nuevas duplicaciones y procesos de especialización en el cromosoma 7 del cannabis.
También observaron que una parte considerable de las copias relacionadas con estas enzimas había perdido su funcionalidad, mientras que otras conservaban su capacidad para participar en la síntesis de cannabinoides.
Limitaciones de la investigación
Aunque el estudio aporta referencias genómicas de gran calidad, conviene recordar que los nuevos ensamblajes proceden de un único material vegetal.
Los autores ampliaron las comparaciones utilizando otros genomas disponibles, pero la diversidad genética del cannabis es muy extensa y no queda completamente representada en esta investigación.
Además, el trabajo se centró principalmente en la estructura, la evolución y la expresión de los genes.
No consistió en un ensayo de cultivo destinado a comparar rendimientos de cannabinoides ni en un experimento que demostrara relaciones causales entre modificaciones genéticas concretas y concentraciones finales de CBD o THC.
Por ello, los resultados deben entenderse como un avance en el conocimiento de la genética del cannabis, no como una técnica ya validada para modificar su composición química.
En conclusión, este estudio ayuda a explicar cómo una familia de genes ancestrales evolucionó hasta dar lugar a las enzimas responsables de producir diferentes cannabinoides.
También demuestra la importancia de contar con genomas completos para interpretar correctamente las diferencias genéticas entre variedades.
Todavía quedan muchas preguntas por resolver sobre la regulación de estos genes y su relación con la composición química de las plantas. Pero disponer de referencias genómicas más precisas constituye un paso importante para responderlas.
Fuente científica:
Zhang, J., Qin, C., Li, Z., Zhao, L. et al. (2026). Gap-Free Cannabis sativa Assemblies Reveal Post-Polyploid Genome Remodelling and Refine the Evolution of Cannabinoid Synthase Genes. Plant Biotechnology Journal.
https://doi.org/10.1111/pbi.70766
