by Silent Jay on 02/09/2015 | Teelt

De cannabisstamboom – een inleiding tot fylogenetica

Volgens het Integrated Taxonomic Information System (ITIS - Geïntegreerd taxonomisch informatiesysteem) hoort de soort Cannabis sativa L. tot het genus Cannabis, die weer bij de Cannabaceae-familie hoort. De Cannabaceae-familie vormt samen met drie andere families de (informele) onderorde Urticarische rosids van de orde van de Rosales. Naast de Urticarische rosids horen nog vijf families tot de orde van de Rosales, waaronder de Rosaceae (roos) en de Rhamnaceae (wegedoorn).


Het is een ontzagwekkend omvangrijke en gigantisch ingewikkelde onderneming om de miljarden plantensoorten die sinds het begin van het leven op onze planeet zijn voorgekomen, in kaart te brengen en in categorieën in te delen. Voordat genetische tests werden ontwikkeld, was een indeling op basis van zichtbare gelijkenis de enige manier om een plant in het juiste taxon in te delen. Nu we de discipline fylogenetica hebben ontwikkeld, die over evolutionaire relaties tussen groepen organismen gaat, hebben we een uitgangspunt om planten op grond van hun genetische overeenkomsten in te delen, maar daarmee verloopt de aanpak van zo’n ingewikkelde onderneming nog niet zonder problemen.

Cannabis in de cladistiek

We kunnen echter ten minste beginnen met de indeling van planten volgens de cladistiek, waarin elke clade (tak) van de fylogenetische stamboom monofyletisch is, wat wil zeggen dat hij elke afstammeling van een gezamenlijke voorouder bevat. Volgens het Integrated Taxonomic Information System (ITIS – Geïntegreerd taxonomisch informatiesysteem) hoort de soort Cannabis sativa L. tot het genus Cannabis, die weer bij de Cannabaceae-familie hoort. De Cannabaceae-familie vormt samen met drie andere families de (informele) onderorde Urticarische rosids van de orde van de Rosales. Naast de Urticarische rosids horen nog vijf families tot de orde van de Rosales, waaronder de Rosaceae (roos) en de Rhamnaceae (wegedoorn).

De ingewikkelde en verwarrende wereld van plantentaxonomie

Fylogenetische stamboom van cannabis, van rangschikking (Eudicot) tot orde (Rosales)

De orde van de Rosales valt onder de informele onderklasse of opperorde van de Rosidae, een enorme clade die bijna een kwart van alle bloeiende planten beslaat. Deze “rosiden” behoren tot de klasse van de Magnoliopsida of Eudicotylen, die deel uitmaakt van de infradivisie van de Angiospermae, die op zijn beurt weer bij de onderafdeling van de Spermatophytina hoort. Deze maakt weer deel uit van de afdeling Tracheophyta, die tot het infrarijk Streptophyta of Embryophyta (landplanten) hoort, die weer tot het onderrijk Viridiplantae (groene planten) hoort.

Naast alle landplanten behoren ook de groenwieren tot het fylum van de Viridiplantae. Samen met de fyla van de Rhodophyta (roodalgen) en de Glaucophyta (zoetwatermicro-algen) vormt deze het rijk van de Archaeplastida, dat ook wel Plantae sensu lato genoemd wordt. Dit betekent “planten in brede zin”. De vraag of Archaeplastida eigenlijk een hogere clade is, die uit het rijk van de Viridiplantae en de andere rijken bestaat, is enigszins controversieel.

Kenmerken van de verschillende taxa

Alle Archaeplastida hebben bladgroenkorrels, die fotosynthese ondergaan om energie te produceren. Bovendien hebben de Archaeplastida cellen met celwanden, die meestal uit cellulose bestaan. De Viridiplantae verschillen van de andere fyla in de clade van de Archaeplastida omdat ze chlorofyl a en b aanmaken, waardoor ze hun gewone groene kleur krijgen. Rhodophyta en Glaucophyta maken alleen chlorofyl a aan. Alle landplanten behoren tot de Embryophyta en men denkt dat ze zich ongeveer 540 Ma (miljoen jaar geleden) van de groenwieren hebben afgesplitst.

Tracheophyta of vaatplanten hebben vezelig weefsel om water en mineralen te vervoeren en tot de clade behoren naast mossen en varens ook bloeiende planten. Spermatophytina zijn zaad producerende vaatplanten en men denkt dat ze zich ongeveer 319 Ma hebben afgescheiden van de planten die geen zaad dragen. Angiospermae worden zo ingedeeld, omdat ze allemaal de eigenschap hebben dat ze hun zaden in een beschermende constructie dragen. Ze dragen allen bloemen, die later de vruchten met de zaden produceren en ze verschenen ongeveer 192 Ma in het fossielenbestand. Eudicotylen zijn Angiospermae met twee zaadlobben, in tegenstelling tot Monocotylen, die maar een zaadlob produceren. Eudicotylen hebben ook een kenmerkend patroon met drie groeven op hun stuifmeelkorrels.

De Rosidae-opperorde en de Rosaceae-familie

Men denkt dat de Rosidae 108-117 Ma zijn ontstaan en over het algemeen worden deze planten gekenmerkt door hun opvallende bloemen. De Urticarische rosids zijn een opmerkelijke uitzondering op deze regel. Uit onderzoek is gebleken dat de recentere evolutionaire afsplitsingen eerder onopvallend zijn, omdat ze vaker door de wind bestoven werden. De orde van de Rosales bestaat uit een enorme verscheidenheid aan groenblijvende en bladverliezende bomen, struiken, klimplanten en kruiden. De Rosaceae-familie bestaat bijvoorbeeld uit een ongelofelijke variatie aan belangrijke soorten, waaronder perzik, appel, aardbei, amandel en natuurlijk roos.

Fylogenetische stamboom van cannabis, van orde tot ondersoorten

De relatief recente Urticarische rosids

Men denkt dat de Urticarische rosids een relatief recente zijtak van de fylogenetische stamboom zijn. Kenmerkend zijn hun vaak onopvallende en meestal eenslachtige bloemen, hoewel de bloemen van de iep meestal tweeslachtig zijn. Naast de Cannabaceae behoren de families van de Urticaceae (netels), Ulmaceae (iepen) en Moraceae (moerbei of vijg) tot de Urticales. De mannelijke bloemen zijn onopvallend en hebben alleen kelkblaadjes en geen bloemblaadjes. Het vrouwelijke vruchtbeginsel heeft een enkele zaadknop die een enkel zaadje produceert.

Urticarische rosids zijn enorm gevarieerd in hun morfologie en biogeografie en hebben enkele opvallende aanpassingen ontwikkeld. De planten worden meestal bestoven door de wind, hoewel meerdere leden van de Moraceae-familie door insecten worden bestoven. Verschillende soorten uit de familie van de netels hebben het unieke vermogen om op explosieve wijze stuifmeel in de wind te verspreiden. De vruchten kunnen harde, droge dopvruchten zijn, zoals bij cannabis, vlezige steenvruchten, zoals bij hackberry, vlezige schijnvruchten, wat alleen bij vijgen voorkomt, of samengestelde trossen zoals bij de moerbei. Interessant genoeg denkt men dat verschillende moerbeisoorten licht hallucinogene eigenschappen hebben en uit de schors kan vezel van goede kwaliteit gewonnen worden.

De verwarrende indeling van de Cannabaceae-familie


Humulus (hop) laat een vergelijkbare blad- en bloemstructuur zien met cannabis

De ongeveer 170 leden van de Cannabaceae-familie hebben weinig kenmerken die verschillen van alle Urticales. Uit DNA-bewijs is gebleken dat ze allemaal verwant zijn en zeker humulus (hop) en cannabis hebben duidelijke overeenkomsten in de bloemstructuur. Beiden bevatten terpenoïden, wat verklaart waarom ze ongeveer hetzelfde ruiken, maar humulus is een klimplant en cannabis is een kruidachtige plant. Het genus Celtis (hackberry) is relatief anders. De soorten van de Celtis zijn meestal hoge loofbomen met enkelvoudige bladeren, in tegenstelling tot de samengestelde gelobde bladeren van humulus en cannabis. Bomen van het genus Celtis zijn meestal niet eenslachtig en hoewel de bloemen meestal eenslachtig zijn, zijn ze op dezelfde plant te vinden.

Ondanks de vele verschillen lijken de mannelijke bloemen van veel soorten uit het genus Celtis opvallend veel op die van cannabis. Andere overeenkomsten tussen leden van de Cannabaceae-familie zijn onder andere bladeren met steunbladeren (bij cannabis zijn de steunblaadjes de twee kleine scheuten aan de voet van elk blad) en cystolieten, oftewel vergrote bladcellen met calciumcarbonaatkristallen.

Komen cannabinoïden alleen in cannabis voor?

Mannelijke bloemen van de celtis timorensis

Naar het schijnt is het genus Cannabis binnen de Cannabaceae-familie de enige die cannabinoïden bevat. Er zijn aanwijzingen dat stoffen die op cannabinoïde lijken in andere plantensoorten voorkomen, met name in echinacea, dat bij de onderklasse van de Asteriden hoort en zich daarom miljoenen jaren lang onafhankelijk van cannabis moet hebben ontwikkeld. Dit kan erop duiden dat in een gezamenlijke voorouder van beide planten, voordat de claden van de Rosiden en de Asteriden zich ongeveer 126 Ma afsplitsten, een proto-cannabinoïde systeem heeft bestaan.

Aangezien het bijzonder onwaarschijnlijk is dat een nieuwe plantensoort met een volledig werkend fytocannabinoïde systeem plotseling ontstaat, lijkt de enige aannemelijke verklaring te zijn dat een ingewikkeld cannabinoïde systeem zich geleidelijk uit een meer rudimentaire voorloper heeft ontwikkeld. Men heeft sporen van vroege Cannabaceae-soorten in fossielen uit het Krijt van 93,5 Ma (miljoen jaar geleden) aangetroffen, maar er is geen tastbaar bewijs voor het tijdstip waarop het genus Cannabis zich afsplitste. Het is verrassend dat geen van de levende nauwe verwanten van cannabis sporen van een cannabinoïde systeem hebben, maar met het voortschrijden van het onderzoek worden wellicht meer planten met cannabinoïden ontdekt, waardoor het misschien nodig wordt om het ingewikkelde en verwarrende systeem van de plantenindeling verder te wijzigen.

Reageren

Heb je een standpunt? Deel hem dan hieronder.

Leave a Comment

Please enter a name
Oops, looks like you forgot something?
Read More
Read More
Read More