科學(xué)家通過多學(xué)科分析改革玉米馴化的故事

史密森尼的科學(xué)家和合作者正在修改世界上最重要的農(nóng)作物之一的歷史。根據(jù)遺傳和考古證據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，今天玉米植物的前身仍然具有其野生祖先的許多特征，這些特征可能是6500多年前從墨西哥帶到南美洲的。幾千年來，墨西哥和亞馬遜西南部的農(nóng)民一直在繼續(xù)改良作物，直到它們在每個地區(qū)都被完全馴化。

研究成果發(fā)表在12月13日的《科學(xué)》雜志上，這是一項由來自14個機構(gòu)的科學(xué)家進(jìn)行的多學(xué)科和國際合作。史密森尼國家自然歷史博物館古生物學(xué)、考古學(xué)和植物學(xué)博物館館長洛根基斯特勒(Logan Kistler)說，他們的聲明加深了研究人員對人類和玉米之間漫長而共同的歷史的理解，這對管理我們與養(yǎng)活我們的植物之間脆弱的關(guān)系至關(guān)重要。這項研究的主要作者。他說：“這是馴化植物的長期進(jìn)化史，使它們適合今天的人類環(huán)境?！傲私鈿v史為我們提供了一個評估玉米未來的工具，因為我們將繼續(xù)徹底改變我們的全球環(huán)境，增加我們對全球土地的農(nóng)業(yè)需求?！?

玉米的歷史始于它的野生祖先特奧辛特。特奧辛特與我們今天吃的玉米沒有什么相似之處：它的玉米芯非常小，它的一些核心被一層幾乎無法穿透的外殼保護(hù)著。事實上，Kistler說，不清楚人們?yōu)槭裁磽?dān)心這個。然而，隨著時間的推移，隨著早期農(nóng)民選擇理想的特征，野生植物的后代發(fā)育出更大的玉米芯和更嫩更豐富的種子，最終成為今天玉米的主要作物。

多年來，遺傳學(xué)家和考古學(xué)家推斷，大約9000年前，在墨西哥南部的熱帶低地，正硅酸乙酯開始轉(zhuǎn)化為玉米。與玉米相比，如今生長在該地區(qū)的野生大白菜與墨西哥和中美洲其他地區(qū)的大白菜相似——盡管所有這些都是從具有數(shù)百種基因的馴化作物中分離出來的。

在亞馬遜西南部和秘魯沿海地區(qū)，在古代沉積物中發(fā)現(xiàn)的顯微鏡下的花粉和其他有彈性的植物遺骸表明了大約6500年前完全馴化玉米的歷史。研究人員最初的結(jié)論是，完全馴化的植物必須從北方運到那里，然后和人類一起向南遷移到美國各地。

“在我們研究之前，我們可以看到墨西哥似乎有一個馴化事件，然后人們在馴化后將其傳播到南方，”chistyy Le說。

但幾年前，當(dāng)遺傳學(xué)家對墨西哥發(fā)現(xiàn)的5000年玉米的DNA進(jìn)行測序時，故事變得更加復(fù)雜。遺傳結(jié)果顯示，他們發(fā)現(xiàn)的是一種原始的玉米——它的基因是在大辛蒂和家養(yǎng)植物中發(fā)現(xiàn)的基因的混合物。根據(jù)古代的DNA，這種植物缺乏大辛烯堅韌的核殼，但這種原始玉米還沒有獲得其他特征，這最終使玉米成為一種實用的糧食作物。

“但是從6500年前開始，直到歐洲殖民時期，你一直在亞馬遜西南部種植玉米，”chistyy Le說。“你怎么能在亞馬遜西南部擁有這個郁郁蔥蔥、完全馴化的玉米綜合體？同時，在墨西哥的馴化中心附近，馴化過程還在進(jìn)行嗎？”

為了解開這個謎團(tuán)，Kistler的團(tuán)隊通過對美國種植的100多種現(xiàn)代玉米進(jìn)行基因比較，重建了植物的進(jìn)化史，其中包括40個新測序的品種——許多來自南部和東部低地。在之前的研究中，美國的代表性不足。其中許多品種是在過去60年里與土著和傳統(tǒng)農(nóng)民合作收集的，并計劃在巴西政府農(nóng)業(yè)企業(yè)Embrapa的種質(zhì)庫中進(jìn)行。Embrapa的民族植物學(xué)家和農(nóng)場保護(hù)主義者Fabio Freitas說，他的作品保護(hù)了傳統(tǒng)栽培植物和亞馬遜森林南部邊界的土著群體，這有助于指導(dǎo)過去關(guān)于玉米擴散可能作用的討論。11種古代植物的基因組，包括9個新測序的考古樣本，也是分析的一部分。該團(tuán)隊繪制了植物之間的遺傳關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)了幾種不同的譜系，每一種譜系都與它們的共同祖先大辛特相似。換句話說，Kistler解釋說，玉米馴化的最后階段發(fā)生在不止一個地方。該團(tuán)隊繪制了植物之間的遺傳關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)了幾種不同的譜系，每一種譜系都與它們的共同祖先大辛特相似。換句話說，Kistler解釋說，玉米馴化的最后階段發(fā)生在不止一個地方。該團(tuán)隊繪制了植物之間的遺傳關(guān)系圖，發(fā)現(xiàn)了幾種不同的譜系，每一種譜系都與它們的共同祖先大辛特相似。換句話說，Kistler解釋說，玉米馴化的最后階段發(fā)生在不止一個地方。

這項研究的合著者、華威大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的羅賓阿拉比說：“這項工作從根本上改變了我們對玉米起源的理解?！斑@說明玉米沒有一個簡單的起源故事，真正形成我們所知道的農(nóng)作物，是在離開祖國之后?！?

起初，基斯特勒說，基因證據(jù)令人費解。然而，當(dāng)他和他的合作者開始整合每個人對南美洲歷史的理解時，就會有一幅玉米如何傳播到整個的畫面。

Chistyy說，最初被馴化的玉米似乎至少兩次到達(dá)南美。到了6500年前，一些被馴化的植物已經(jīng)到達(dá)亞馬遜西南部的一個地區(qū)，這里已經(jīng)成為馴化的熱點，人們種植水稻、木薯等作物。很可能這種植物會被視為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的一部分，并在人類的影響下繼續(xù)發(fā)展，直到幾千年后，它將成為一種完全馴化的作物。從那里

開始，馴化的玉米向東移動，這是考古學(xué)家在該地區(qū)注意到的農(nóng)業(yè)整體擴張和集約化的一部分。奇石樂說，大約4000年前，玉米在南美低地廣泛傳播。遺傳和考古證據(jù)也證明玉米種植在大約1000年前第二次向東擴展，從安第斯山脈的山麓向大西洋延伸。今天，在大西洋沿岸使用的Macro-Jê語言中存在著歷史的痕跡，這些語言使用亞馬遜語來表示玉米。