麦司卡林是一种自古以来就为人所知的天然致幻剂，不仅深受艺术家和波西米亚人的喜爱，而且在整个 20 世纪上半叶也是脑科学研究的支柱，直到 20 世纪 50 年代，它才被更为有效的合成 LSD 所取代。如今，随着人们对迷幻药作为精神疾病潜在疗法的兴趣再度高涨，麦司卡林研究再次为治疗带来了希望。

不幸的是，人们重新关注到的正是这种物质的天然来源——生长缓慢的小型佩尤特仙人掌，正濒临灭绝。在《分子植物》杂志发表的一项新研究中，魏茨曼科学研究所的研究人员迈出了确保麦司卡林可持续生产的第一步，也是至关重要的一步：他们一步步揭示了麦司卡林在佩尤特中的具体制造过程。

“学习如何利用生物技术复制这一自然过程将有助于确保为开发新型精神药物提供稳定的麦司卡林供应，”领导魏茨曼植物与环境科学系阿萨夫·阿哈罗尼教授实验室这项研究的雪莉(葆拉)伯曼博士说。

科学家们仍不确定为什么少数几种仙人掌会产生麦司卡林。可能是因为麦司卡林保护了球根状、贴地生长的佩尤特，因为佩尤特没有刺，所以给仙人掌的果肉带来苦味，或者通过改变仙人掌的生理状态来阻止昆虫和其他捕食者吞食仙人掌。但是，既然如此，为什么高耸的圣佩德罗仙人掌(佩尤特的远亲，有刺)也会产生麦司卡林，尽管数量较少呢?

人们对麦司卡林制造的生化途径进行了多年的研究，但大多数步骤仍是假设的，并且每个步骤中涉及的酶也是未知的。

在这项新研究中，伯曼和同事们首先破译了佩奥特仙人掌的整个基因组，确定了哪些基因在植物的哪些部分表达，特别是在其冠部的外层，称为按钮，在那里测得的麦司卡林浓度最高。

他们随后利用质谱技术确定了一系列可能参与麦司卡林生成的候选分子。他们还为每一种可能催化相关生化反应的酶选择了候选基因，并在细菌、酵母或模型植物中表达每个基因后测试了它们的活性。

有了这些知识，他们通过重建佩尤特中麦司卡林的整个制造过程完成了这个谜题。

从一种氨基酸(酪氨酸)开始，麦司卡林的生成分为六个步骤，涉及四个酶家族和三种生化反应。研究人员记录了所有这些步骤，甚至记录了最细微的细节，甚至确定了非常相似的酶如何帮助从特定分子产生不同的植物化学物质，这取决于该分子在每个酶的三维结构中的对接方式。

在整个研究过程中，他们将佩尤特中的麦司卡林制造方式与圣佩德罗仙人掌中截然不同的麦司卡林制造方式进行了比较，从而对两者的生物学特性获得了更多了解。

最后，科学家们着手重建仙人掌外部的通路，并成功在模型烟草植物中重现了六个麦司卡林制造步骤中的五个，包括所有中间分子的生成。

这项任务非常具有挑战性，因为植物不断劫持这些中间体，用于与麦司卡林无关的工艺。这让研究人员得出结论：哪些中间体需要在人工设计的途径中大量生产才能达到预期结果。

伯曼说：“在未来的研究中，我们希望在实验室中重现整个过程，从而开发出一种在酵母或比佩尤特更大、生长更快的植物中制造有用数量的天然麦司卡林的方法。”

她补充说，自然界中佩尤特的数量正在减少，部分原因是佩尤特猎人不可持续地砍伐植物，将植物砍得太靠近根部。创造天然麦司卡林的替代来源可以帮助保护濒临灭绝的仙人掌，同时确保麦司卡林的供应以满足允许的用途。

尽管许多国家禁止使用大麻，但它通常被允许在宗教仪式中使用，并且在获得特别许可的情况下，还可以在科学和医学研究中使用。

“麦司卡林与大脑化学物质血清素的受体相互作用，而血清素是一整组抗抑郁、强迫症和其他情绪相关疾病药物的靶点，”伯曼解释道。“以麦司卡林和其他迷幻药为基础开发的下一代药物可能比现有药物持续时间更长，副作用更少。”

除了使麦司卡林可用于药物研发之外，让除佩尤特以外的植物产生麦司卡林也能使研究阐明这种致幻剂在仙人掌中的作用。

伯曼说：“我们只能猜测这些功能是什么，但是，如果我们发现，例如，昆虫会避开一种经过基因改造能够产生大量麦司卡林的植物，或者这种植物对紫外线辐射具有不同寻常的抵抗力，我们就会知道它们到底是什么。”

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