Existe mucha controversia en torno al papel que juegan los tricomas de la planta de marihuana: que si es una defensa contra herbívoros, que si dificulta el ataque de las plagas, que si la protege de la radicación ultravioleta…
Por eso, vamos a intentar arrojar un poco de luz sobre el tema revisando un artículo publicado en la prestigiosa revista Plant Science que los define como fábrica celular de metabolitos. Te interesa saber más? Te lo explicamos!
Título original: Cannabis Glandular Trichomes: A Cellular Metabolite Factory
Publicado en: Plant Science, volumen 12 de 2021
Fecha de publicación: 20 de septiembre de 2021
Autores: Cailun A.S. Tanney, Rachel Baker, Anja Geitmann, Donald L. smith
Introducción
Los tricomas son esas pequeñas estructuras que aparecen en la superficie de muchas plantas y que cumplen varias funciones importantes. Pueden ayudar a regular la temperatura de las hojas, mejorar la fotosíntesis e incluso servir como defensa contra plagas, ya sea por su forma o porque producen ciertas sustancias.
En el mundo comercial, los tricomas glandulares son los más interesantes porque son los que fabrican aceites esenciales, un mercado enorme que mueve miles de millones de dólares.
En el caso del cannabis, los tricomas glandulares con tallo son los que generan las sustancias más valiosas. Dentro de ellos se almacenan cannabinoides y terpenos, que son los compuestos responsables del aroma, sabor y efectos de la planta. Aunque el cannabis tiene varios tipos de tricomas, los más importantes desde un punto de vista comercial están concentrados en las flores de las plantas femeninas, específicamente en los cálices y brácteas, además de extenderse a las pequeñas hojas cercanas a los cogollos, conocidas como “sugar leaves”.
A pesar de los avances científicos, aún hay muchas incógnitas sobre cómo influir en la producción de tricomas de manera eficiente. Se han estudiado aspectos como la selección genética, las técnicas de cultivo y la fertilización, pero todavía falta mucho por entender. Lo que está claro es que los tricomas son clave en la producción de cannabis, por lo que seguir investigando sobre ellos es esencial para mejorar la calidad y cantidad de las cosechas.
(A) Inflorescencia individual, con la mayoría de los órganos cubiertos de tricomas glandulares con tallo. La flecha indica un grupo de cálices y brácteas cubiertos de tricomas.
(B) Micrografía de campo oscuro de tricomas glandulares con tallo que sobresalen de la epidermis del cáliz. La biosíntesis de metabolitos secundarios ocurre en las células del disco secretor que recubren la base de la cabeza globular del tricoma. Los metabolitos se almacenan en la cavidad subcuticular transparente situada sobre las células del disco secretor; esta cavidad se volverá de color blanco lechoso a marrón oscuro a medida que la flor madure.
(C) Ilustración gráfica de la estructura de un tricoma glandular con tallo.
Tipos de tricomas
Los tricomas en el reino vegetal
Los tricomas están presentes en todo el reino vegetal y pueden adoptar una impresionante variedad de formas y funciones. En el caso de los tricomas glandulares, que crecen en la epidermis de órganos vegetativos y reproductivos, se pueden clasificar en dos tipos:
- Tricomas secretores: tienen la capacidad de producir y liberar sustancias. La forma y los compuestos que secretan los tricomas suelen ser consistentes dentro de una misma especie, aunque algunas plantas pueden presentar distintos tipos de tricomas en un mismo órgano.
- Tricomas no secretores.
Entre las sustancias que producen los tricomas glandulares está el THCA, que puede ser tóxico para las células de la planta. Por eso, estos compuestos se almacenan en una cavidad dentro de la cabeza glandular, lo que ayuda a proteger la planta. Dependiendo del tipo de tricoma, la forma en que se almacenan y liberan estas sustancias varía, y la estructura del tricoma junto con la posición de la cavidad determinan la dirección en la que se secretan los compuestos.
Los estudios genómicos son clave para entender los factores que influyen en el desarrollo de los tricomas. En cannabis todavía falta mucha investigación en este ámbito. Aunque existen estudios genéticos en otras plantas de interés comercial, como Humulus lupulus (lúpulo), que pertenece a la misma familia que el cannabis, aún no se han realizado suficientes investigaciones específicas para el cannabis.
Metabolitos clave del cannabis
Cuando la planta está fresca, contiene niveles bajos de THC y CBD, ya que la mayoría de los cannabinoides están en su forma ácida (THCA y CBDA). Estos compuestos se transforman en sus versiones neutras a través de la descarboxilación, un proceso que ocurre durante el secado, curado y almacenamiento de la cosecha.
La velocidad de esta transformación depende principalmente de la temperatura y la luz. Los cannabinoides, junto con los terpenos y flavonoides, se forman en las células secretoras que están en la base de los tricomas glandulares y se almacenan en una cavidad justo debajo de la cutícula.
En los últimos años, se han identificado más de 110 cannabinoides distintos, clasificados en 11 subgrupos. El proceso de producción del THC y el CBD dentro de la planta ha sido estudiado en detalle, aunque todavía quedan muchas incógnitas sobre cómo se transportan estos compuestos dentro de las células.
Además de los cannabinoides, el cannabis produce más de 120 terpenos, que son los responsables de su aroma y sabor. Se dividen en monoterpenos y sesquiterpenos, dependiendo de su estructura química. Su producción sigue una ruta similar a la de los cannabinoides, y estos compuestos no solo afectan el perfil aromático del cannabis, sino que también tienen aplicaciones en aceites esenciales y otros productos derivados de plantas. Diferentes variedades de cannabis tienen perfiles de terpenos distintos, lo que influye en el olor y la calidad de sus flores y extractos.
Otro grupo importante de compuestos en el cannabis son los flavonoides, aunque han sido menos estudiados en comparación con los cannabinoides y los terpenos. Al igual que los terpenos, los flavonoides se encuentran en muchas plantas y desempeñan diversas funciones en ellas. En el cannabis se han identificado más de 20 flavonoides, entre los que destacan los cannflavinas A, B y C, que tienen propiedades antiinflamatorias y otros posibles beneficios farmacéuticos.
Se ha visto que los flavonoides pueden potenciar los efectos del cannabis a través del llamado efecto séquito, en el que los distintos compuestos de la planta actúan juntos para generar un efecto más amplio. Sin embargo, como los flavonoides se encuentran principalmente en las hojas y no en las flores, este artículo se centra en los cannabinoides y los terpenos.
Tricomas glandulares del cannabis
Anteriormente, se describieron tres tipos de tricomas glandulares en las flores de cannabis. La diferenciación entre estos tricomas se basó en su morfología:
- los tricomas bulbosos, eran pequeños y poco elevados
- los tricomas sésiles, presentaban una cabeza globular sobre un tallo muy corto
- los tricomas estipitados, tenían una cabeza globular más grande sobre un tallo largo
De estos tres tipos, los tricomas estipitados son los que producen la mayor cantidad de cannabinoides.
Un estudio reciente sobre la anatomía de los tricomas reveló que los tricomas sésiles en hojas vegetativas tienen exactamente ocho células secretoras en su disco, mientras que los tricomas glandulares estipitados en flores maduras contienen entre 12 y 16 células. Estos valores fueron consistentes tanto en variedades de cáñamo como en variedades con alto contenido de cannabinoides (Livingston et al., 2020).
Además, se ha observado que algunos tricomas con apariencia sésil en flores inmaduras pueden contener más de ocho células y emitir fluorescencia en longitudes de onda intermedias, algo que los tricomas sésiles verdaderos no pueden hacer. Esto ha llevado a la hipótesis de que estos tricomas “sésiles” en flores inmaduras en realidad representan un estado de desarrollo temprano de los tricomas estipitados maduros (Livingston et al., 2020).
Estos hallazgos permiten una mejor clasificación de los tricomas durante el desarrollo de la planta, lo que podría mejorar la precisión en la estimación de la madurez de la planta y la identificación del momento óptimo para la producción de metabolitos. Además, un mejor entendimiento de estos procesos facilitaría la evaluación de la densidad de tricomas glandulares estipitados y ayudaría a predecir su cantidad en flores maduras.
La variabilidad en los perfiles de metabolitos entre diferentes variedades, genotipos y órganos de la planta tiene causas tanto genéticas como ambientales. Por ejemplo, las flores ubicadas en la parte superior de la planta producen mayores cantidades de cannabinoides y terpenos en comparación con las de la parte inferior.
Entre los factores abióticos que afectan el crecimiento del cannabis se encuentran los mismos que influyen en otras especies vegetales, como la temperatura, la fertilización, el fotoperíodo y la intensidad lumínica.
Sin embargo, aún se dispone de poca información científica sobre cómo estos factores influyen en el crecimiento de los tricomas y la producción de metabolitos, por lo que se requiere más investigación para establecer vínculos claros entre el ambiente y la producción de cannabinoides y terpenos.
Potenciales beneficios de los tricomas para las plantas
Varios hallazgos apuntan a funciones relacionadas con la defensa. Esto es consistente con el papel común de los tricomas en muchas especies vegetales. Estudios tempranos también han planteado la hipótesis de que el THC protege contra la radiación ultravioleta (UV), ya que las plantas de cannabis producen niveles significativamente más altos de THC cuando se exponen a mayores cantidades de radiación UVB, lo que posiblemente ha llevado al desarrollo de quimiotipos geográficos (Pate, 1983).
Un estudio reciente encontró que el CBD podría ser un potencial aditivo para protector solar, ya que su aplicación en células de queratinocitos y melanocitos humanos mejoró su viabilidad celular tras la exposición a la radiación UVB. Esto sugiere que los cannabinoides pueden proteger las células contra este tipo de radiación potencialmente dañina para el ADN, apoyando la hipótesis del quimiotipo geográfico (Gohad et al., 2020).
Estos hallazgos indican que los cannabinoides pueden ser secretados y concentrados alrededor de las flores para proteger los órganos reproductivos y, por ende, a la próxima generación de la planta de los efectos dañinos del sol; los genotipos originarios de regiones cercanas al ecuador producirán niveles más altos de cannabinoides debido a la mayor incidencia de radiación UVB en esas áreas.
Los terpenos pueden actuar como repelentes contra herbívoros, ya que los monoterpenos como el alfa-pineno y el limoneno, que repelen insectos, están presentes en mayores concentraciones en las flores, mientras que los sesquiterpenos, que tienen un sabor amargo para los mamíferos, se encuentran en mayor proporción en las hojas inferiores (Potter, 2009; Nerio et al., 2010; Russo, 2011).
Este perfil de terpenos, dependiente del órgano y su posición en la planta, parece estar en línea con los posibles tipos de daño que puede sufrir la planta, ya que los insectos serían más propensos a atacar las flores, mientras que los mamíferos herbívoros consumirían principalmente las hojas más grandes.
Además, los cannabinoides y terpenos pueden complementarse para proporcionar un mecanismo de defensa complejo contra los insectos. La proporción de monoterpenos y sesquiterpenos influye en la viscosidad de la resina del cannabis, mientras que el CBGA y el THCA son tóxicos para los insectos. Modificar la proporción de tipos de terpenos para aumentar la viscosidad de la resina puede atrapar insectos!
Los terpenos y cannabinoides también interactúan después de ser ingeridos por los animales, ya que se ha demostrado que los terpenos influyen en la afinidad del THC con los receptores cannabinoides tipo 1 en humanos, entre otros efectos (Russo y McPartland, 2001; Andre et al., 2016).
El papel de los cannabinoides en la tolerancia al estrés biótico es coherente con su mayor concentración en las flores, donde la densidad de tricomas es más alta. Además de reducir el riesgo de daño por plagas, los cannabinoides también poseen propiedades antimicrobianas.
Cinco compuestos clave [THC, CBD, cannabicromeno (CBC), cannabigerol (CBG) y cannabinol (CBN)] y sus formas precursoras ácidas han demostrado tener una actividad antibacteriana significativa contra varias cepas de Staphylococcus aureus resistentes a la meticilina mediante la alteración de la membrana bacteriana.
Sin embargo, aunque la comprensión de las propiedades defensivas de los principales metabolitos del cannabis está en aumento, los compuestos menos conocidos también requieren atención. Dado que se han identificado más de 200 compuestos entre cannabinoides y terpenos, es necesario investigar los costos de producción de estos metabolitos secundarios para comprender sus beneficios individuales y sus roles en la función de la planta.
En general, la amplia gama de beneficios potenciales de estos metabolitos secundarios sugiere que desempeñan un papel clave en la salud general y la supervivencia de las plantas de cannabis y su descendencia a través de diversos mecanismos.
Para corroborar esta hipótesis, es necesario realizar estudios en genómica, transcriptómica y metabolómica para confirmar las características asociadas con los distintos tipos de tricomas, sus patrones de desarrollo en diferentes tejidos y sus secreciones de metabolitos no uniformes.
Recientemente, se han secuenciado y analizado 110 genomas completos de cultivares de cannabis, incluyendo plantas silvestres, variedades históricas y los híbridos modernos, con un enfoque especial en fuentes asiáticas para considerar el posible origen de su domesticación.
Este marco genético representa un recurso invaluable para estudiar la historia del cannabis y puede aplicarse en investigaciones sobre metabolitos secundarios (Ren et al., 2021). Con el tiempo, la validez de estas hipótesis seguramente se determinará gracias a esta nueva información genómica, proporcionando una visión más profunda de la impresionante complejidad de estos compuestos.
Conclusión
Desde una perspectiva científica, hay muchas preguntas interesantes relacionadas con los tricomas glandulares, especialmente en lo que respecta a las diferencias debidas al genotipo y las condiciones de crecimiento. Aún se desconoce en gran medida cómo los factores como la composición del suelo, la luz, los nutrientes y el agua afectan la densidad de los tricomas en el cannabis.
Además, el conocimiento sobre las variaciones en los perfiles metabólicos entre variedades sigue siendo limitado y basado en informes incompletos de cultivadores, que generalmente solo incluyen los principales cannabinoides y terpenos, dejando sin explorar más de 100 metabolitos.
Esta falta de información sobre la composición y el metabolismo del cannabis dificulta la formulación de hipótesis precisas sobre dónde y cómo ocurren estas diferencias, lo que refuerza la necesidad de establecer estándares uniformes y rigurosos para permitir comparaciones de datos imparciales y científicamente sólidas.
Cuanto más comprendamos sobre los tricomas del cannabis, más aplicable será nuestro conocimiento a toda la cadena de producción y consumo.
He trabajado como redactor de contenidos en La cañameria global S.L. y Cactus Martorell Growshop. He trabajado también como comercial y asesor técnico en All2Grow y Excellent Nutrients.