De soms verwarrende wereld van de taxonomie helpt botanisten om de fylogenetische reis van een plant te begrijpen. In dit artikel verkennen we de fylogenie (evolutionaire verbanden) van cannabis en de evolutie ervan in de Cannabaceae familie. We bespreken de cannabisvoorouders en dichte verwanten en andere leden van de Cannabaceae familie.
De taak van het categoriseren en het catalogeren van de miljarden plantensoorten die er sinds het ontstaan van onze planeet zijn geweest, is een gigantische en ook gigantische complexe zaak. Voor de ontwikkeling van het genetisch testen was de enige manier om planten de juiste taxonomie te geven classificatie op basis van hun waar te nemen gelijkenissen.
Nu de studie van de fylogenie (het evolutionaire verband tussen groepen van organismen) is ontwikkeld, hebben we een stevige basis om planten te classificeren volgen hun genetische overeenkomsten. Dit betekent echter niet dat we met deze benadering geen problemen meer hebben om deze complexe taak tot een goed einde te brengen.
Cannabis binnen het cladistische systeem
We kunnen echter op zijn minst al beginnen met het classificeren van planten volgens het cladistische systeem. Het cladistische systeem werkt op basis van de aanwezigheid van één gemeenschappelijke voorouder. Op deze manier bezit elke clade (tak) van de fylogenetische boom de afstammelingen van één gemeenschappelijke voorouder. Als verschillende planten een gemeenschappelijke voorouder delen, dan worden ze monofyletisch genoemd.
Volgens het Geïntegreerde Taxonomische Informatie Systeem (ITIS), behoort de soort Cannabis sativa L. tot het geslacht Cannabis wat op haar beurt tot de Cannabaceae familie behoort. The Cannabaceae familie, samen met 3 andere families, vormen de (informele) onderorde, Urticalean rosids, van de orde Rosales. Samen met de Urticalean rosids behoren nog 5 andere families tot de orde van Rosales; dit zijn onder meer Rosaceae (Roos) en Rhamnaceae (wegedoorn).
De complexe en verwarrende wereld van de plantentaxonomie
De Rosales orde behoort tot de informele subklasse (of superorde) Rosanea (of Rosidae), een gigantische clade die bijna ¼ van alle bloeiende planten omvat. Deze ‘rosids’ behoren tot de Magnoliopsida of Eudicot klasse, welke lid is van de Angiospermae infradivisie. Op hun beurt behoren ze tot de suborde van Spermatophytina, uit de orde van de Tracheophyta, uit het rijk van de Streptophyta of Embryophyta (landplanten) uit het Viridiplantae (groene planten) rijk.
De Viridiplantae stam bestaat uit zowel groene algen als uit alle landplanten. Samen met de stam van de Rhodophyta (rode algen) en Glaucophytes (zoetwater micro-algen), vormen ze het Archaeplastida rijk dat ook bekendstaat als Plantae sensu lato – wat zoveel betekent als “planten in de ruimere zin van het woord”.
De vraag of Archaeplastida in feite een hogere clade is die bestaat uit de koninkrijken van Viridiplantae etc is enigszins controversieel.
Karakteristieken van de verschillende taxa
Archaeplastida hebben allemaal chloroplasten, die fotosynthese ondergaan om energie te produceren; bovendien delen de chloroplastcellen van archaeplastiden gemeenschappelijke structuren, meestal omgeven door slechts twee membranen.
Viridiplantae verschillen van andere stammen in de Archaeplastida clade doordat ze zowel chlorofyl a als b produceren, wat voor hun gebruikelijke groene kleur zorgt; Rhodophyta en Glaucophytes produceren alleen chlorofyl a.
Embryophyta omvat alle landplanten en er wordt verondersteld dat ze zich ongeveer 540 miljoen jaar geleden van de groene algen hebben losgemaakt.
Tracheophyta, of vaatplanten, bevatten vezelachtig weefsel om water en mineralen te geleiden, en omvatten zowel mossen en varens als bloeiende planten. Spermatophytina zijn vaatplanten die zaden produceren en er wordt aangenomen dat ze zich ongeveer 319 miljoen jaar geleden van niet-zaaddragende planten hebben losgemaakt.
Angiospermae worden aldus geclassificeerd vanwege hun gemeenschappelijke kenmerk van het dragen van zaden die door beschermende structuren worden omsloten; ze dragen allemaal bloemen, die later de zaadbevattende vrucht voortbrengen en ze verschenen ongeveer 192 miljoen jaar geleden op het fossielentoneel. Eudicots zijn angiospermen waaruit twee embryonale bladeren groeien en dit in tegenstelling tot monocots die slechts één blad voortbrengen. Eudicots vertonen ook een karakteristiek patroon bestaande uit 3 groeven op de pollenkorrel.
De Rosidae superorder en Rosaceae familie
Van de Rosidae wordt gedacht dat ze 118-121 miljoen jaar geleden op het toneel zijn verschenen – en ze worden meestal door hun opvallende bloemen gekarakteriseerd -, de Urticalean rosids zijn opmerkelijke uitzonderingen op deze regel. Onderzoek heeft aangetoond dat de recente evolutionaire ontwikkeling de planten doet neigen naar minder opvallende bloemen naarmate windbestuiving steeds vaker voorkwam. De Rosales orde bevat een gigantische variëteit aan groenblijvende en bladverliezende bomen, struiken, klimplanten en kruiden: de Rosaceae familie bijvoorbeeld alleen al bevat een ongelofelijke variëteit aan belangrijke soorten zoals de perzik, de appel, de aardbei, de amandel en natuurlijk de roos.
De relatief recente Urticalean rosids
De Urticalean rosids, waarvan wordt gedacht dat ze recente aftakkingen zijn aan de fylogenetische boom, worden gekarakteriseerd door hun vaak niet al te opvallende en meestal unisex bloemen (hoewel iepbloemen meestal biseksueel zijn). Net zoals bij de Cannabaceae, behoren de Urticales tot de Urticeae (brandnetel), Ulmaceae (iep) en Moraceae (moerbei of vijg) families. De mannelijke bloemen zijn onopvallend en hebben geen bloemblaadjes maar alleen kelkblaadjes: De vrouwelijke eierstokken bevatten één eitje en produceren één zaadje.
Urticalean rosids vertonen een grote variatie wat betreft morfologie en biogeografie en ze hebben enkele opvallende aanpassingen ontwikkeld. Planten zijn over het algemeen windbestuivend, hoewel verschillende leden van de Moraceae familie door insecten worden bestoven. Verschillende soorten binnen de familie van de netels hebben de unieke eigenschap om op explosieve wijze pollen met de wind mee te sturen. Het fruit kan bestaan uit harde, droge achenen zoals bij cannabis; vlezige steenvruchten zoals bij netelbomen; vlezige synconiums, uniek voor vijgen; of samengestelde clusters zoals bij de moerbei. Interessant is ook dat er wordt gedacht dat verschillende moerbeisoorten lichte hallucinogene eigenschappen bevatten en dat er hoogwaardige vezel uit de schors kan verkregen worden.
De verwarrende classificatie van de Cannabaceae familie
De ongeveer 170 leden van de Cannabaceae familie hebben enkele eigenschappen waarmee ze afwijken van de Urticales. DNA bewijs heeft aangetoond dat ze echter allemaal gerelateerd zijn waarbij zeker humulus (hopsoorten) en cannabis verschillende duidelijke gelijkenissen vertonen met betrekking tot hun florale structuur. Beide bezitten ze terpenen wat voor een gelijkaardige geur zorgt maar humulus is een klimplant en cannabis is een kruid. Het Celtis geslacht (netelboom) is eerder afwijkend: Celtis soorten zijn meestal lange loofbomen met eenvoudige bladeren, in tegenstelling tot de samengestelde handvormige bladeren die bij humulus en cannabis worden gevonden. Celtisbomen zijn meestal niet tweehuizig en hoewel hun bloemen uniseksueel zijn, worden ze wel op dezelfde plant gevonden.
Ondanks de vele verschillen, vertonen de mannelijke bloemen van vele Celtis soorten een opmerkelijke gelijkenis met deze van cannabis. Andere gelijkenissen onder de leden van de Cannabaceae familie zijn onder meer stipulaire bladeren (bij cannabis zijn de stipulen de twee kleine scheuten aan de basis van elk blad) en cystolieten of vergrote bladcellen die kristallen van calciumcarbonaat bevatten.
Andere noemenswaardige Cannabaceae planten
Hoewel over het algemeen wordt aangenomen dat alleen Cannabis en Humulus binnen het Cannabaceae geslacht commerciële waarde heeft, zijn er verschillende andere soorten die van grote waarde zijn in de gebieden waar ze traditioneel voorkomen.
Verschillende Celtis soorten, zoals de beschermde Zuid-Afrikaanse boom C. Africana, worden gekweekt voor hout en als sierplant. Het is een aantrekkelijke, snelgroeiende en vorst- en droogtebestendige boom. De overvloedige bloemen en smalle, zoeten vruchten trekken ook een ruime variëteit aan vogels en insecten naar de tuin.
C. sinensis uit Oost-Azië en C. australis uit Zuid-Europa worden voor deze doeleinden ook op verschillende plekken gekweekt.
Trema orientalis, een veel voorkomende soort die zich over verschillende tropische en warm gematigde streken in Afrika, Azië en Oceanië heeft verspreid, wordt overvloedig gebruikt. Vele inheemse volkeren verwijzen naar deze soort als de “houtskoolboom” omdat de soort vaak voor de productie van houtskool gebruikt wordt. Het hout brandt snel en gemakkelijk en het is trouwens ook bruikbaar voor het maken van papier en pulp omdat de vezels een hoge treksterkte hebben.
De vezels van de schors worden gebruikt voor het maken van touw of koord en het uitgestoten sap kan worden gebruikt om vislijnen waterdicht te maken. Het wordt ook als veevoeder gebruikt. Interessant ook om te weten, is dat T. orientalis verschillende traditionele medicinale toepassingen heeft waarvan er vele vergelijkbaar zijn met deze van Cannabis; het wordt gebruikt om dysenterie, ontsteking, keelpijn en astma te behandelen en het toont ook veelbelovende resultaten in voorbereidende proeven als bloedsuikerstabilisator bij diabetes.
Aphananthe aspera, een Oost-Aziatische soort ook bekend als de Muku-boom is een zeer geprezen decoratiestuk dat traditioneel in klassieke Chinese tuinen wordt gebruikt. A. aspera wordt ook als bron voor vezels en hout gebruikt en haar bladeren worden als fijn schuurpapier voor het polijsten van hout en gelijkaardige objecten gebruikt. Een bijzonder fijne zevenstammige A. aspera staat op de Zuid-Koreaanse lijst van natuurlijke monumenten; men denkt dat dit 16 meter hoge exemplaar maar liefst 300 jaar oud is.
Bestaan cannabinoïden alleen in cannabis?
Het Cannabis geslacht is blijkbaar uniek binnen de Cannabaceae familie omdat ze cannabinoïden bevat. Er bestaat echter bewijs dat suggereert dat cannabimimetica – bestanddelen die op cannabinoïden trekken – in verschillende planten, vooral in echinacea, wat een lid is van de Asterid subklasse gevonden worden en dat deze planten enkele miljoenen jaren geleden cannabis dan ook links hebben laten liggen en hun eigen weg zijn opgegaan. Dit kan erop duiden dat er een proto-cannabinoïde systeem bestond in een gemeenschappelijke voorouder van beide planten, voorafgaand aan de divergentie van de Rosid- en Asterid-clades ongeveer 126 miljoen jaar geleden.
Rekening houdende met de huidige kennis, zijn er momenteel geen andere plantensoorten die THC of CBD produceren. Deze cannabinoïden zijn typisch voor cannabisplanten. Er zijn bedrijven die beweren dat ze erin geslaagd zijn om CBD uit bronnen zoals het limoneen in citrusvruchten en de schors van groenblijvende planten in Zuidoost-Azië te produceren, maar tot op heden is er nog geen enkele onafhankelijke en wetenschappelijk onderbouwde review geweest die deze beweringen kan staven.
Rekening houdende met de grote onwaarschijnlijkheid dat er plots uit het niets een plantensoort met een volledig functionerend fytocannabinoïde systeem zou opduiken, lijkt een geleidelijke evolutie van complexe cannabinoïde systemen uit meer rudimentaire lijnen de enige plausibele verklaring te zijn. Sporen van vroege Cannabaceae soorten werden in fossielen uit het Krijt van 93,5 miljoen jaar geleden teruggevonden, maar er is geen concreet bewijs dat toont wanneer het Cannabis-geslacht zich afsplitste.
Het feit dat geen enkele levende nauwverwante soort van cannabis het bewijs van een cannabinoïde systeem toont, is verrassend, maar met onderzoek dat continu in beweging is, bestaat de kans dat er meer planten met cannabinoïden zullen ontdekt worden. Dit kan een verdere herschikking van het complexe en verwarrende systeem van plantenclassificatie noodzakelijk maken.
