Du bist mit Cannabis vertraut; Du hast seine Aromen und Wirkungen kennengelernt und vielleicht hast Du es ja sogar schon einmal angebaut. Doch wie gut kennst Du die nahen Verwandten der Pflanze?

Cannabis gehört zu der botanischen Familie namens Cannabaceae, die 170 verschiedene Arten umfasst. Einige dieser Mitglieder, darunter Hopfen, sind insbesondere denjenigen ziemlich gut bekannt, die Craft-Bier genießen. Andere Arten der Cannabaceae umfassen jedoch auch relativ unbekannte blühende Pflanzen und Beeren tragende Bäume. Lies weiter, um tief in diese Pflanzenfamilie einzutauchen und die nahen Verwandten der Cannabispflanze kennenzulernen.

Vorstellung der Cannabaceae-Familie

Auch als Hanfgewächse bezeichnet, sind die meisten Mitglieder dieser Gruppe in den gemäßigten Regionen der nördlichen Hemisphäre beheimatet. Trotz ihrer Verwandtschaft würde man diese Arten niemals allein aufgrund ihres Aussehens miteinander in Verbindung bringen. Einige von ihnen (wie Cannabis) sind aufrechte, sich selbst tragende Pflanzen mit kräftigen Stängeln, während andere (wie Hopfen) Kletterpflanzen sind, die zu einer Länge von bis zu 10m heranwachsen. Die Familie umfasst sogar große Baumarten, die in den Wäldern von Madagaskar, Mexiko und Australien beheimatet sind.

Doch wie haben Botaniker herausgefunden, dass alle diese Arten miteinander verwandt sind? Neben Cannabis und Hopfen, die ein paar optische Ähnlichkeiten miteinander teilen, sieht sich der Rest dieser Familie nicht sonderlich ähnlich. Nun, diese Klärung haben wir dem Aufkommen der genetischen Sequenzierung und den nachfolgenden Fortschritten in der Phylogenetik zu verdanken. Aber was bedeuten diese Begriffe überhaupt? Keine Sorge, wir werden sie Dir gleich erklären.

Die Geschichte der Cannabaceae-Familie

Botaniker führen seit Jahrhunderten taxonomische Studien durch; per Definition bezieht sich die Taxonomie auf die Namensgebung, Definition und Klassifizierung von biologischen Organismen in Gruppen auf der Grundlage von gemeinsamen Charakteristika. Vor 1583 warfen Botaniker Cannabis basierend auf Merkmalen wie der menschlichen Nutzung und der Blattform mit genetisch nicht verwandten Pflanzen in einen Topf.

Doch als besagtes Jahr herum war, stellte der italienische Arzt, Philosoph und Botaniker (wir sprechen hier von einer Typ-A-Persönlichkeit) Andrea Cesalpino zum ersten Mal eine taxonomische Verbindung[1] zwischen Cannabis und Hopfen her. Statt die Pflanzen basierend auf ihren rudimentären Eigenschaften zu kategorisieren, beschloss Cesalpino, sie nach ihren grundlegenden Funktionen zusammenzufassen, einschließlich ihrer Blüten und Früchte.

Dieser Zugang ermöglichte es dem Botaniker, bereits vor Hunderten von Jahren eine genaue Zuordnung zwischen Cannabis und Hopfen vorzunehmen – und war so seiner Zeit weit voraus. Heute weiß man, dass alle Arten innerhalb der Cannabaceae-Familie Blüten ohne Blumenblätter und einsamige Früchte produzieren. Andere Botaniker wichen jedoch von diesen Erkenntnissen ab. Einige Taxonomen ordneten Cannabis der Familie der Urticaceae zu, einer Gruppe, die über 2 000 Arten umfasst, insbesondere Brennnesseln.

In einem gegensätzlichen Schritt ordneten andere Botaniker das Kraut den Moraceae zu, einer Familie, zu der auch Maulbeeren, Feigen, Jackfrucht und Brotfrucht gehören.

Viele frühe Systematiker warfen die Arten der Cannabaceae, Urticaceae und Moraceae allesamt in einen Topf. Im 18. Jahrhundert ordnete der französische Naturforscher und Taxonom Michel Adanson jedoch Cannabis, Humulus (Hopfen) und Celtis korrekt in eine Kategorie, aber seine Erkenntnisse setzten sich nicht durch. Später war es der russische Botaniker und Philologe Iwan Martinow, der die "familiäre" Verwandtschaft zwischen Cannabis und Hopfen erkannte und den Begriff "Cannabaceae" prägte, um ihnen eine taxonomische Heimat zu geben.

Wenn man darüber nachdenkt, haben diese Botaniker von früher etwas Profundes vollbracht. Ohne den Einsatz moderner Technik spielten sie Detektiv und gruppierten genetisch verwandte Pflanzen anhand visueller Merkmale miteinander. Heute verfügen wir über genetische Hilfsmittel, mit denen moderne Botaniker die Ergebnisse ihrer früheren Kollegen sowohl bestätigen als auch korrigieren können.

Die Geschichte der Cannabaceae-Familie

Phylogenetik veränderte alles

Anstatt sich ausschließlich auf morphologische und visuelle Merkmale zu verlassen, nutzt das Fach der Phylogenetik genetische Sequenzierung, um Arten zu größeren Familien zusammenzufassen. Die Definition der Phylogenetik[2] lautet: "Die systematische Untersuchung der Rekonstruktion der vergangenen Evolutionsgeschichte existierender Arten oder Taxa, basierend auf heutigen Daten wie Morphologie oder molekularen Informationen (Sequenzdaten)". Gemäß des European Bioinformatics Institute[3] zählen zu den wichtigsten Elementen der Phylogenetik:

  • Beobachtung genetischer Sequenzen
  • Rekonstruktion von Evolutionsgeschichten
  • Aufdeckung detaillierter evolutionärer Prozesse
  • Entwicklung übergeordneter Evolutionsmodelle
  • Molekulargenetische Analyse des Genoms

In diesem Feld arbeitende Forscher sind in der Lage, durch die Analyse von Nukleotiden (den Grundbausteinen der DNA) und Proteinsequenzen phylogenetische Bäume zu erstellen. Diese visuellen Darstellungen ermöglichen einen Einblick in vergangene Ereignisse, die im Laufe der Evolution stattgefunden haben. Wenn Du die Begriffe "phylogenetischer Baum" in Deine Suchmaschine eintippst, wirst Du sehen, wie sich alle Lebensformen, Familien und Arten voneinander verzweigen.

Mittels dieser Technologie hat die Angiosperm Phylogeny Group die Familie der Cannabaceae erweitert[4], indem sie sie mit den Celtidaceae vermischte. Die genetische Sequenzierung ermöglicht es den modernen Botanikern nicht nur, genaue Pflanzengruppen zu erstellen, sondern sie hilft auch, diese Ergebnisse mit Ähnlichkeiten in der Morphologie, Phytochemie und Rekonstruktion der Vorfahren abzugleichen – ein Prozess, bei dem phänotypische Merkmale über einen phylogenetischen Baum gelegt werden. Botaniker haben traditionell acht morphologische Merkmale[5] verwendet, um Arten innerhalb der Cannabaceae klassifizieren zu können, zu denen die folgenden zählen:

  • Sexualsystem
  • Blattanordnung
  • Anzahl der Pollenöffnungen (die Anzahl der weichen Bereiche auf einem Pollenkorn)
  • Ästivation (Blütenanordnung)
  • Fruchttyp
  • Morphologie der Samenschale
  • Perianth (nicht-reproduktiver Teil der Blüte) zur Zeit der Fruchtbildung
  • Anordnung der Nebenblätter

Wie sieht also der phylogenetische Traum der Cannabaceae aus? Bevor wir weitermachen, ist es hilfreich, zunächst die Unterschiede zwischen Gattung und Spezies zu verstehen. In der Welt der binominalen Nomenklatur steht die Gattung in der Klassifikationshierarchie über einer Spezies, was bedeutet, dass Arten, die einander ähneln, derselben Gattung angehören und dass mehrere Gattungen eine Familie bilden.

Nehmen wir beispielsweise einmal Cannabis. Einige Botaniker behaupten, dass die Gattung Cannabis monotypisch sei und nur Cannabis sativa L. umfasse, während andere der Ansicht sind, dass sie aus drei verschiedenen Arten[6] bestehe: C. sativa, C. indica und C. ruderalis. Dieser Logik folgend umfasst der Stammbaum der Cannabaceae neun verschiedene Gattungen, die jeweils aus einer Vielzahl von Arten bestehen. Zu diesen Gattungen gehören:

Aphananthe Gironniera
Lozanella Cannabis
Humulus Celtis
Pteroceltis Chaetachme
Trema

Innerhalb dieses Baums findet man auch kleine Kladen oder Gruppen aus Gattungen, die enger miteinander verwandt sind als mit anderen. Zum Beispiel teilen sich Cannabis und Humulus eine Klade genauso wie Pteroceltis und Chaetachme. Im Folgenden werden wir die interessantesten dieser Gattungen genauer untersuchen, um Dir dabei zu helfen, die Cannabaceae-Familie auf einer tieferen Ebene zu verstehen.

  • Cannabis

Diese Pflanze muss nicht mehr vorgestellt werden. Du bist mit der Cannabispflanze, den wichtigsten Phytocannabinoiden in ihren Blüten und den Tausenden von Sorten vertraut, die es gibt. Cannabis ist die historisch und wirtschaftlich bedeutendste Gattung innerhalb der Familie der Cannabaceae.

Interessanterweise haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die Inhaltsstoffe innerhalb dieser Spezies den Körper über das körpereigene Endcannabinoid-System sehr spezifisch beeinflussen und laufende Studien decken fortlaufend das Potential von THC, CBD, anderen Cannabinoiden und einer Fülle von Terpenen auf.

Cannabis
  • Humulus

Diese kleine Gattung enthält lediglich 7 Arten. Unter ihnen sticht Humulus lupulus als die bekannteste hervor. Diese Kletterpflanze kann eine beeindruckende Größe erreichen und besitzt Blätter mit 7 Blättchen, die denen von Cannabis ziemlich ähnlich sehen.

Ähnlich wie bei Cannabis, sind auch die Blüten von Hopfen voller aromatischer Terpene, darunter Humulen, Myrcen und Β-Caryophyllen. Hersteller von Craft-Bier nutzen diese flüchtigen aromatischen Verbindungen, um IPAs und anderen Biersorten dynamische Aromen zu verleihen.

Humulus
  • Celtis

Klar, Hopfen sieht Cannabis irgendwie ähnlich und beide Pflanzen riechen darüber hinaus auch noch ähnlich. Andere Gattungen innerhalb der Familie der Cannabaceae sehen jedoch fast gar nicht so wie Pflanzen aus diesen beiden Gruppen aus. Nehmen wir zum Beispiel Celtis. Diese Gattung besteht aus 70 Arten von Laubbäumen, die häufig auch als Hackbeeren oder Zürgelbäume bezeichnet werden.

Diese Bäume sind extrem weit verbreitet; ihre Heimat erstreckt überall von Südeuropa über Ostasien, Südamerika, Nordamerika und Afrika. Diese Riesen erreichen eine Höhe von bis zu 25 Meter und einige Arten werden wegen ihres hochwertigen Holzes für Möbel verwendet.

Celtis
  • Trema

Die Mitglieder dieser Gattung sehen ebenfalls nicht wie Cannabis aus. Alle 15 Arten sind immergrüne Bäume, die eng mit ihren Celtis-Cousins verwandt sind. Diese Arten fühlen sich in der Wärme des südlichen Asiens, des nördlichen Australasiens, Afrikas und einigen Teilen Nordamerikas wohl. Sie werden bis zu 20 Meter hoch und haben spitze Blätter mit gezackten Rändern. Einige Arten werden wegen ihrer Fähigkeit geschätzt, Stickstoff zu binden und wegen ihrer Toleranz gegen schlechte Böden.

Trema

Cannabaceae – ein echtes Familientreffen

Fühlst Du Dich ein wenig überrumpelt? Mach Dir keine Sorgen; uns ging es ebenso, nachdem wir die engen Verwandten von Cannabis entdeckt hatten – insbesondere die haushohen Bäume! Nun hast Du einen guten Überblick über die Cannabaceae-Familie und wie die Überschneidung der Botanik der "alten Schule" und moderner phylogenetischer Technologie die Gattungen darin genau kategorisiert hat. Zur Belohnung kannst Du mit Deinen Freunden eine Rauchsession planen und Dein neu erworbenes Wissen mit ihnen teilen.

External Resources:
  1. Cannabis Systematics at the Levels of Family, Genus, and Species https://www.liebertpub.com
  2. Phylogenetic Invariants and Markov Invariants https://www.sciencedirect.com
  3. What is phylogenetics? | Phylogenetics https://www.ebi.ac.uk
  4. An update of the Angiosperm Phylogeny Group classification for the orders and families of flowering plants: APG II https://plantnetwork.org
  5. Molecular phylogenetics and character evolution of Cannabaceae https://onlinelibrary.wiley.com
  6. Cannabis (Genus) https://www.sciencedirect.com
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