Una nueva investigación logró describir con un nivel de detalle inédito los genes responsables de producir terpenos, los compuestos que contribuyen de manera decisiva al aroma y al perfil químico de las distintas variedades de cannabis. Así, la ciencia puede explicar por primera vez por qué cada variedad tiene un aroma diferente.
El estudio, publicado en 2026, combinó análisis genómico, transcriptómica, perfiles químicos y experimentos bioquímicos para estudiar la familia de genes conocida como sintasas de terpenos (TPS). Los investigadores identificaron 227 terpenos volátiles en seis variedades de cannabis, además de 41 genes TPS de alta confianza en uno de los genomas analizados. También caracterizaron experimentalmente seis genes que hasta ahora no habían sido estudiados funcionalmente.
El trabajo aporta una explicación genética a una característica conocida por cultivadores y consumidores: dos variedades de cannabis pueden presentar perfiles aromáticos completamente diferentes porque utilizan de manera distinta una compleja red de genes capaces de producir y modificar terpenos.
227 terpenos identificados en seis variedades
Los investigadores analizaron 28 muestras correspondientes a distintos tejidos, etapas de desarrollo y estados de maduración de seis variedades de cannabis.
El resultado fue la identificación de 227 terpenos volátiles, de los cuales 88 fueron monoterpenos y 139 sesquiterpenos. Los perfiles químicos variaron considerablemente según la variedad, el tejido analizado y el momento del desarrollo de la planta.
La mayor concentración de estos compuestos apareció en las estructuras relacionadas con las inflorescencias. Las flores y las brácteas mostraron una actividad particularmente importante, mientras que las raíces y semillas maduras presentaron cantidades mucho menores.
Esto coincide con el papel de los tricomas glandulares, estructuras especializadas donde cannabis concentra buena parte de su producción de metabolitos secundarios.
El análisis también mostró que la producción de terpenos cambia durante el desarrollo de la planta. Los perfiles observados durante las primeras etapas de floración no fueron iguales a los registrados durante etapas posteriores, lo que indica que la planta modifica la actividad de las rutas metabólicas a medida que madura.
Cada variedad tiene una combinación diferente
Aunque las seis variedades compartían una parte de sus terpenos, también presentaban compuestos característicos.
Los investigadores encontraron 33 terpenos presentes en las seis variedades, mientras que otros aparecieron solamente en determinados cultivares. El análisis estadístico permitió diferenciar las variedades a partir de sus perfiles químicos.
Entre los terpenos más frecuentes se encontraron β-mirceno, trans-β-ocimeno, terpinoleno, β-pineno y α-pineno.
La investigación mostró además que las diferencias químicas no necesariamente coinciden con las clasificaciones tradicionales basadas en cannabinoides. Una variedad con un determinado perfil de THC y CBD puede presentar un perfil terpénico muy diferente al de otra con una composición cannabinoide similar.
Esto refuerza la idea de que describir una variedad solamente por su contenido de THC o CBD deja afuera una parte importante de su identidad química.
Los genes TPS son los responsables de fabricar los terpenos
La investigación se concentró especialmente en las terpene synthases, enzimas que participan en las etapas finales de la producción de distintos terpenos.
Los investigadores identificaron inicialmente numerosos candidatos y, después de descartar secuencias incompletas o truncadas, llegaron a 41 genes TPS de alta confianza. Estos genes fueron agrupados en cinco subfamilias: TPS-a, TPS-b, TPS-c, TPS-e/f y TPS-g.
La distribución fue: 14 genes TPS-a, 18 TPS-b, 1 TPS-c, 4 TPS-e/f y 4 TPS-g.
Cada grupo está relacionado con diferentes tipos de terpenos. La familia TPS-a está principalmente vinculada con sesquiterpenos, mientras que TPS-b incluye numerosas enzimas relacionadas con monoterpenos. La subfamilia TPS-g contiene enzimas capaces de producir compuestos como nerolidol y linalool.
La cantidad y diversidad de estos genes también tiene una explicación evolutiva.
Los investigadores compararon cannabis con otras especies de la familia Cannabaceae y encontraron una expansión importante de la familia TPS. Mientras la morera presenta solamente 12 genes TPS en el genoma analizado, cannabis tiene alrededor de 41 y el lúpulo alrededor de 49. Los autores relacionan esta expansión con sucesivas duplicaciones de genes durante la evolución.
Las dos copias del genoma pueden ser diferentes
Uno de los aspectos más novedosos del trabajo fue analizar el genoma de cannabis por haplotipos.
En una planta heterocigota, las dos copias de un cromosoma pueden contener versiones diferentes de determinados genes. Si ambas se combinan en un único genoma de referencia, algunas de esas diferencias pueden pasar desapercibidas.
El análisis realizado en este estudio mostró que determinadas regiones que contienen genes TPS tienen una estructura diferente entre los dos haplotipos.
En un grupo de 12 genes TPS-b2 localizado en el cromosoma 1, por ejemplo, uno de los haplotipos presentaba duplicaciones en tándem que no estaban presentes en el otro. También se observaron inserciones, translocaciones y otras diferencias estructurales.
Esto significa que las dos copias del genoma de una misma planta pueden tener capacidades diferentes para producir terpenos.
La expresión de los genes también varió entre haplotipos. La mayoría de los genes involucrados en las rutas terpénicas presentaba una actividad relativamente equilibrada, pero ocho genes TPS y un gen GPPS mostraron una marcada diferencia de expresión entre ambas copias.
La actividad de los genes cambia entre variedades
Tener un gen no significa necesariamente que la planta lo utilice con la misma intensidad.
De los 41 genes identificados, 30 mostraron expresión superior a 5 FPKM en al menos uno de los tejidos analizados. Quince presentaron una expresión particularmente fuerte y consistente en flores y brácteas.
Pero algunos genes mostraron diferencias enormes entre variedades.
Los investigadores encontraron, por ejemplo, genes que se expresaban mucho más en determinadas variedades que en otras. Estas diferencias de expresión ayudan a explicar por qué dos plantas pueden tener concentraciones muy distintas de un mismo terpeno.
Un caso concreto fue el trans-β-ocimeno. Su presencia era elevada en varias de las variedades estudiadas, pero mucho menor en Painkiller. Los investigadores relacionaron esta diferencia con una expresión considerablemente más baja de un gen TPS asociado con la producción de este compuesto.
Es decir, una diferencia genética puede terminar manifestándose directamente en una característica que el consumidor percibe como aroma.
Seis genes produjeron diferentes terpenos en laboratorio
El estudio no se limitó a encontrar genes. Los investigadores también quisieron comprobar qué podían hacer realmente las enzimas que producen.
Identificaron 20 genes TPS que no habían sido caracterizados funcionalmente y lograron clonar seis: CsTPS19DK, CsTPS23DK, CsTPS26DK, CsTPS27DK, CsTPS28DK y CsTPS37DK.
Los genes fueron introducidos en bacterias modificadas para producir diferentes precursores terpénicos. Después, los productos generados fueron analizados mediante cromatografía y espectrometría de masas.
Los resultados mostraron una gran diversidad.
CsTPS19DK produjo principalmente limoneno y β-mirceno, además de otros monoterpenos en cantidades menores. CsTPS23DK produjo principalmente β-ocimeno. CsTPS26DK generó un perfil de monoterpenos similar al de CsTPS19DK, aunque con una producción menor.
Cuando se utilizó FPP como precursor, algunas de estas enzimas produjeron sesquiterpenos. CsTPS19DK generó principalmente aromadendreno, mientras que CsTPS26DK produjo principalmente β-elemeno. CsTPS37DK produjo nerolidol y farnesol.
Uno de los resultados más llamativos fue CsTPS23DK. Aunque pertenece a una rama de la familia asociada principalmente con monoterpenos, también fue capaz de producir α-farneseno y maaliene a partir de FPP.
Esto demuestra que algunas enzimas de cannabis son capaces de utilizar distintos precursores y generar más de un tipo de compuesto.
Una herramienta para desarrollar nuevas variedades
Los autores consideran que este mapa genético y bioquímico puede tener aplicaciones concretas en el mejoramiento del cannabis.
Conocer qué genes producen determinados terpenos permite identificar marcadores genéticos asociados con características aromáticas específicas y utilizarlos en programas de selección.
También abre la posibilidad de modificar la expresión de determinados genes para aumentar o reducir la producción de ciertos compuestos.
El estudio plantea incluso que el conocimiento de estas rutas podría utilizarse para desarrollar variedades con perfiles terpénicos diseñados de manera más precisa, tanto por su aroma como por sus potenciales propiedades farmacológicas.
Los investigadores destacan que las sintasas de terpenos constituyen uno de los principales motores de la diversidad química del cannabis. La combinación de duplicaciones genéticas, diferencias entre haplotipos, expresión diferencial y capacidad de algunas enzimas para utilizar distintos precursores genera una enorme variedad de perfiles químicos.
El trabajo también tiene límites. Los experimentos bioquímicos se realizaron en sistemas celulares modificados y no permiten reproducir por completo la complejidad de una planta viva. Además, solamente se caracterizó funcionalmente una parte de los genes TPS que todavía no habían sido estudiados. Los propios autores señalan que será necesario investigar otros genes de baja expresión y analizar con mayor precisión cómo diferentes combinaciones de haplotipos generan perfiles metabólicos concretos.
Aun así, la investigación representa un avance importante para comprender por qué cada variedad de cannabis puede tener un aroma y una composición terpénica diferente.
Más que una simple lista de genes, el estudio ofrece un mapa de la maquinaria que convierte la información genética de la planta en una de sus características más visibles para el usuario: su perfil aromático.