A kukorica a világ egyik legfontosabb növénye. Nem csak azt dobjuk fel és rakjuk a macskára; a kukoricát lisztté és szirupdá lehet alakítani, az állatoknak táplálják, etanolmá alakítják és műanyag előállításához is felhasználhatók. 2016 és 2017 között körülbelül egymilliárd tonna kukoricát termesztettek szerte a világon, és a kukorica az összes emberi kalória több mint hat százalékát termeli.
Ennek a szerény, mégis praktikus keményítőnek a története több ezer évvel ezelőtt kezdődik Mexikóban, a teosinte néven ismert ősi fű háziasításával. De a Science- ben közzétett új tanulmány szerint a teosinte evolúciójának pályája az aranyszemcsévé, amelyet ma ismertünk, sokkal összetettebb lehet, mint amit a tudósok korábban gondoltak.
A kukorica háziasítása, az általánosan elfogadott elmélet, Mexikó déli középső részén, a Balsas folyó völgyében történt. Körülbelül 9000 évvel ezelőtt a régió korai gazdái elkezdték a kedvező tulajdonságokkal rendelkező teozinte tulajdonságokat választani, amely nagyon különbözik a modern kukoricától és nem különösebben ízléses; csutka kicsi, és néhány magját kemény burkolat veszi körül. Az emberi beavatkozással a teosinte ízletes, gyengéd kukoricá fejlődött, amelyet később az Amerika más részeire vitték. Az európai gyarmatosítás idején a 15. században a kukorica volt a fő táplálékforrás a régió számos részén.
Logan Kistler, az új tanulmány vezető szerzője és a Smithsonian Nemzeti Természettudományi Múzeum régészeti és archeogenomikai kurátora azt mondja, hogy ezen elmélet szerint a vad teosinte génáramlása még mindig megtörtént néhány háziasított kukoricában, de „egy jelentős, evolúciós szempontból” Fontos módon, a génáramlás többé-kevésbé megállt az összes kukorica közös őjénél. ”
A legfrissebb felfedezések azonban Kistler és munkatársai arra késztették, hogy gondolja át ezt az ötletet. 2016-ban két független kutatócsoport elemezte a Mexikói barlangból származó 5000 éves kukoricacsutka DNS-ét, és megállapította, hogy az ősi kukorica még mindig a háziasítási folyamat közepén volt. A csövekben volt néhány gén, amely a teosinte-hez kapcsolódott, diktálva például a magok diszpergálódását és a keményítő előállítását, valamint a háziasított kukoricára jellemző egyéb gének, például azok a variánsok, amelyek felelősek a teosinte kemény külső burkolatának megszüntetésében.
Ezek az eredmények Kistler szerint meglepőek. Mire a csövek az ókori barlang padlóján értek, a kukorica már messze meghaladta Mexikót, és mintegy 1500 évig termesztették az Amazonas délnyugati részén. Más szóval, a gabona evolúciós története két különféle út felé mutatott.
"Van ez a paradoxon, ez az eltérés, amikor már az ezer éven át folyamatosan termesztik a kukoricát az Amazonas részén, és akkor még még nem fejezték be a származási központban való háziasítást" - magyarázza Kistler. "A régészet és a genetika összeegyeztetése érdekében ... új háziasítási modellre kellett gondolkodnunk."
Tehát Kistler és kutatói társai úgy döntöttek, hogy közelebbről megvizsgálják a kukorica DNS-jét - és amit találtak, arra utalnak, hogy míg a teosinte háziasítása valóban Mexikóban kezdődött,
Nem szabad a kukorica háziasításáról mint diszkrét eseményről gondolni. Ehelyett a gabona fejlődése hosszú és összetett folyamat volt, a háziasítás utolsó szakaszai többször, egynél több helyen fordultak elő.
Az új tanulmány a modern kukorica több mint 100 fajtájának genomját elemezte, amelyek közül körülbelül 40-et szekvenáltak a kutatók. A csoport 11 ősi növény DNS-ét is megvizsgálta. A minták közötti genetikai összefüggések feltérképezésekor a kutatók több különféle vonalt fedeztek fel, mindegyiknek saját egyedi kapcsolata van a teosinte-vel. A legfontosabb, hogy az eredmények azt mutatták, hogy bár a kukorica háziasítása egyetlen nagy génkészlettel kezdődött Mexikóban, a gabonaféléket másutt szállították, még mielőtt a háziasítási folyamat befejeződött volna.
"A genomokban bizonyítékot találtunk arra, hogy a dél-amerikai kukorica valójában ezeknek a félig házias törzseknek az egyikéből származik" - mondja Kistler. "Ezek a párhuzamos fejlemények az Amerika különböző részein, különböző embercsoportokkal zajlottak."
A tanulmány szerint a „proto-kukorica” mozgalom jelentős hulláma volt Mexikóból Dél-Amerikába. Úgy tűnik, hogy a részben háziasított kukorica az Amazon délnyugati részén landolt, amely már más növények, például a rizs, a tök és a kasszava háziasításának hotspotja volt. Kistler elmélete szerint a kukoricát ott alkalmazták a gazdálkodási gyakorlatban, ezáltal a háziasítási folyamatnak esélye volt arra, hogy ott szedje be. Lehetséges, bár nem biztos, hogy az új helyben a kukorica gyorsabban fejlődött ki, mint a kukorica a háziasítás központjában, ami magyarázza, hogy a Mexikói barlangból származó 5000 éves csövek miért tűnnek a háziasítás közbenső szakaszának abban az időben, amikor a kukoricát már az Amazon-ban termesztették.
"Ennek oka az, hogy nem állandó állandó génáramlást hajt végre a vadon élő populációból ... ahol a vadon élő kukorica a mező szélén hozzájárul pollenhez" - mondja Kistler. "Ez lelassítja a szelekció hatékonyságát, és nem lesz olyan hatékony, hogy képes leszel vezetni a szelekciót ezekre a tulajdonságokra."
Az Amazonas délnyugati részén több ezer éven át tartó inkubáció után a kukorica a tanulmány szerzői szerint újra elindult - ezúttal az Amazon keleti oldalára, ahol a mezőgazdaság általános virágzása közben nőtt fel, amelyet a régészek megfigyeltek a térségben.
Egy másik érdekes felfedezés abban rejlik, hogy az Andokból és az Amazonas délnyugati részéről származó modern kukorica szorosan kapcsolódik a Brazília keleti részén termesztett kukoricához, amely egy másik, kelet felé mutató mozgalomra mutat. Ez összhangban áll a régészeti bizonyítékokkal - például például a kerámia hagyományok elterjedésével - arra utalva, hogy Kistler szerint az amerikaiak keleti terjeszkedését 1000 évvel ezelőtt kezdték el Kelet felé terjeszteni. Manapság az emberek, akik makro-jê nyelveken beszélnek Brazília atlanti partja közelében, őslakos Amazonas szót használnak a „kukorica” kifejezésre.
E genetikai puzzle darabjai eleinte nem illeszkedtek egyértelműen egymáshoz. Kistler elmondta, hogy az ő és kutatói társai által összegyűjtött genomi adatok „hosszú ideje valóban zavaróak”.
"Nem tudtunk fejet vagy farkot kihozni abból, amit látunk, amíg el nem kezdtünk beszélni nyelvészeti szakemberekkel, paleoökológusokkal és régészekkel" - fejti ki. - Aztán rákattintott.
Néhány kinyilatkoztatás boldog véletlenszerűen történt. Míg Kistler tavaly Brazíliában mutatta be eredményeinek korai változatát, a közönség a Flaviane Malaquias Costa, a São Paulo Egyetem doktoranduszának hallgatója volt. Rámutatott, hogy Kistler genetikai térképe figyelemre méltó hasonlóságot mutat a kukorica egy Amazonas szó elterjedésével. Később Jonas Gregorio de Souza és Eduardo Ribeiro, az Exeteri Egyetem és a Természettudományi Múzeum kutatói segítették tovább összekapcsolni ezt a nyelvi irányt a tájhoz.
A csapat kollektív munkája „szépen meghatározza egy egyértelmű modellt, amelyben a kukorica tovább fejlődött, miután megérkezett Dél-Amerikába” - mondja Jeffrey Ross-Ibarra, a Davisi Kaliforniai Egyetem növénytudósa, aki a kukorica és a teosinte evolúciós genetikáját vizsgálja., de nem vett részt ebben a tanulmányban. "Noha önmagában nem egy második háziasítás, rámutat arra, hogy a dél-amerikai kukorica jelentős mértékben alkalmazkodott a mexikói kukoricától függetlenül."
Michael Blake, a Brit Columbia Egyetem antropológusa számára, akinek a kutatása a mezőgazdaság eredetére és terjedésére koncentrál, a tanulmányban kilenc régészeti növény szekvenálása különösen izgalmas. "Még nem volt nagyon sok jó kontextus [Dél-Amerikában], ahol olyan régészeti kukorica mintákat szerezhetünk, amelyek megbízhatóan keltenek és idővel megőrizhetők ahhoz, hogy genetikai bizonyítékot nyújtsanak" - mondja.
De Blake azt is megjegyzi, hogy ezek az ősi minták csak körülbelül 1000 éves voltak, ami „nagyon késő a kukorica fejlődésében”. Nagyon kevés régészeti minta található Dél-Amerikából, öt-hat ezer évvel ezelőtt, ami megnehezíti hogy teljes képet kapjunk a gabonafélékről, amelyeket Mexikóban végeztek.
"Maga a genetikai jellemzés nem sokat mond nekünk a morfológiáról [vagy a növények formájáról és felépítéséről], mert nem tudjuk pontosan, mi a kapcsolat a morfológia szempontjai és maguk a gének között" - magyarázza Blake.
Kistler elismeri, hogy „nagyon kedves” lenne ilyen régi bizonyítékot szerezni Dél-Amerikából, de a jövőre is gondol. Fontos megérteni, hogy a kukorica mennyire alkalmazkodott az új környezethez a múltban, mivel a gabona ma továbbra is létfontosságú élelmiszer-forrás - mondja Kistler. A kukorica háziasítása eddig annyira sikeres volt, mert az emberek és a növény közötti szimbiotikus kapcsolat évezredek óta virágzik; a kukorica termesztésével az emberek megbízható táplálékforrást szereztek, és a kukoricát rendszeresen vettek tápanyagban gazdag környezetben.
A gyorsan változó éghajlatunk azonban „kissé felveszi ezt a kapcsolatot” - magyarázza Kistler. "Tehát még fontosabb a biológiai sokféleségre gondolkodni, és az alkalmazkodóképességről, amikor az élelmiszer-előállítási rendszerünk rosszul reagál a változó, magas szintű éghajlati jellemzőkre."
