Ein Team von Wissenschaftlern hat das genetische Material eines 5,000-jährigen Maiskolbs aus Mexiko kartiert und entdeckt, wie frühe Landwirte die Entwicklung einer der wichtigsten Kulturen der Welt geprägt haben.
“ Mais ist die wichtigste Ernte, die wir heute haben. Es wächst auf der ganzen Welt und es ist wirklich interessant herauszufinden, wie es so wichtig wurde“, sagt Hauptautor Nathan Wales, Postdoc am Zentrum für Geogenetik am Naturhistorischen Museum Dänemarks und der Universität Kopenhagen.,
„Es ist eine spannende Studie und das älteste bekannte Mais-Genom von hoher Qualität“, sagt Postdoc Kelly Swarts vom Max-Plack-Institut in Deutschland. Swarts studiert die Geschichte von Mais, war aber nicht an der neuen Forschung beteiligt.
„Das Genom zeigt, dass der gesamte heutige Mais aus diesem Gebiet Mexikos stammt, und es unterstützt die Hypothese, dass Mais zuerst im Tiefland domestiziert und dann im Hochland angebaut wurde, bevor die neue Ernte auf den Rest Amerikas ausgebreitet wurde“, sagt sie.,
Das Verständnis der Entwicklung früher Maissorten kann uns helfen, die Ernte so zu verstehen, wie wir sie heute kennen, sagt Wales., „Ähnlich wie das Studium der Neandertaler-Gene in den letzten Jahren uns wichtige Kenntnisse über Menschen vermittelt und Gene hervorgehoben hat, die für das Verständnis der menschlichen Gesundheit heute wichtig sein könnten.“
Die Studie wird in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Ursprünge der wichtigsten Ernte der Welt war einst ein totales Geheimnis
Heute ist Mais eine der wichtigsten Kulturen der Welt und macht rund ein Fünftel der weltweiten Kalorienaufnahme aus., Es ermöglichte die Ausbreitung der Zivilisation in Amerika und ist ein gutes Beispiel dafür, wie Menschen Pflanzenarten im Laufe der Zeit dramatisch verändert haben.
Aber bis jetzt war die Herkunft von Mais ein Rätsel, da die modernen Sorten keine Ähnlichkeit mit heute lebenden Wildpflanzen haben. Andere Kulturen wie Äpfel oder Weizen haben wilde Sorten, die eng mit ihrer ursprünglichen Form verwandt sind, aber nicht Mais.
Botaniker haben lange geglaubt, dass der Vorfahre von Mais längst ausgestorben ist.
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Mais ähnelt wildem Gras
Dies alles änderte sich, als der Genetiker George Beadle entdeckte, dass eine Wildgrasart namens Teosinte Chromosomen hatte, die mit Mais identisch waren.,
Beadle schlug vor, dass die beiden Pflanzen lebensfähige Nachkommen hervorbringen könnten, was bedeutete, dass sie tatsächlich derselben Art angehörten und Mais lediglich eine domestizierte Version war.
Es gab nur ein Problem: teosinte sah nicht nach Mais aus.
Aber Beadle zeigte, dass sie genetisch ziemlich ähnlich waren und sich nur in vier oder fünf spezifischen Genen unterschieden. So war es plausibel, dass frühe Bauern vor einigen Jahrtausenden Teosinte zur Maiszucht verwendet hatten.
Eine neue komplexe Karte von fossilem Mais
Das älteste Fossil von Mais auf dem Kolben heißt Tehuacan162. Es ist etwa 5.000 Jahre alt und stammt aus dem Hochland von Zentralmexiko.,
Es ist viel kleiner als ein heutiger Maiskolben, nur 16,3 Millimeter lang und 3,1 Millimeter breit.
Genetisch gesehen liegt es auf halbem Weg zwischen dem ersten domestizierten Mais, der vor etwa 9.000 Jahren auftrat, und der Art von Mais, die wir heute essen.
„Es ist wirklich interessant, weil es bestätigt, woher Mais stammt und zeigt, dass der gesamte Mais heute von dieser Population abstammt“, sagt Wales.,
Wales und seine Kollegen haben ein sehr vollständiges Genom erstellt, das es Wissenschaftlern ermöglicht, alle interessanten Teile des genetischen Materials genau zu untersuchen und die Entwicklung von Genen zu vergleichen, die zu dieser dramatischen Transformation führen.
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Cornhusks waren die erste genetische Veränderung
Die Wissenschaftler entdeckten neue Erkenntnisse in einem Gen namens tga1, das für die steinharte Samenhülle von teosintes verantwortlich ist.
Die Studie zeigt, dass das tga1-Gen bereits im 5.000 Jahre alten Maiskolben in seiner modernen Form war., Dies deutet darauf hin, dass die Samenhüllen eines der ersten Merkmale waren, die durch die genetischen Veränderungen verändert wurden, die die frühen Landwirte vorgenommen hatten.
Dies passt gut zu den Ergebnissen anderer Studien, die das tga1-Gen als wichtig für den Domestizierungsprozess identifizierten, sagt Swarts.
Aber ihre Ergebnisse zeigten, dass ein anderes Gen, zagl1, noch in seiner ursprünglichen wilden Version war.
Dieses Gen beeinflusst, ob die Samen in den Maisohren sitzen oder abfallen, wenn sie reif sind. Es ist ein Merkmal, bei dem Pflanzen und Menschen widersprüchliche Interessen haben., Die Pflanze möchte ihre Samen verbreiten, aber für Landwirte ist es viel einfacher, wenn die Samen an der Pflanze haften bleiben.
Dieses Gen war eines der ersten, das durch Domestikationspraktiken in anderen Kulturen wie Gerste modifiziert wurde.
Anfang dieses Jahres kartierte ein anderes Wissenschaftlerteam das Genom einer 6000 Jahre alten Gerstenpflanze in Israel. In dieser Pflanze war zagl1 ausgewählt worden und die Gerste sah dem, was wir heute erwarten würden, sehr ähnlich.
“ Unsere Entdeckung zeigt, dass der Domestizierungsprozess bei verschiedenen Arten sehr unterschiedlich sein kann., Während Gerste sehr schnell ausgewählt wurde, sehen wir, dass die in Mais verwendeten Prozesse viel länger dauerten und einem komplexeren Weg folgten“, sagt Wales.
Mayas nicht, hängt ganz von mais
Es deutet darauf hin, dass Menschen die Nutzung von mais in Mittelamerika war ganz anders als die Verwendung von Weizen in den Nahen Osten.
Die Wissenschaftler vermuten, dass die langsamen Domestizierungsprozesse zeigen, dass die frühen Jäger und Sammler nicht auf Mais angewiesen waren, wie die Jäger und Sammler im Nahen Osten von Weizen abhängig waren.,
„Mittelamerikaner sammelten wilde Pflanzen auf der Seite der Jagd auf wilde Tiere und vielleicht stützten sie ihr Leben für einen Teil des Jahres oder als Notversorgung auf Mais“, sagt Wales.
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Begann Mais als Popcorn?
Es gibt immer noch viele Geheimnisse rund um die Domestizierung von Mais und wie er sich auf der ganzen Welt verbreitet.
Und es gibt ein besonders rätselhaftes Stück der Geschichte: Warum haben die Leute überhaupt angefangen, die hartschalige Teosinte-Pflanze zu essen?,
„Wenn ich mir Bilder von Teosinte ansehe, denke ich ‘‘ Warum um alles in der Welt würde das jemand essen wollen?’Diese Frage hält mich nachts wach“, sagt Wales.
Die Antwort könnte sehr einfach sein: Sie machten Popcorn.
Beadle hat diese Theorie sogar getestet, und ja, verbrannte Teosinte-Kerne schmecken tatsächlich nach Popcorn.
Wer weiß, vielleicht begann Mais als lustiger Pop-Teosinte, den unsere Vorfahren genossen, als sie sich am Lagerfeuer drängten, Geschichten hörten und die Sterne anblickten.
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Lesen Sie die Dänische version dieser Geschichte auf Videnskab.,dk
Übersetzt von: Katharina Jex
Wissenschaftliche links
- „Genom-Sequenz eines 5,310-Jährige Mais Cob Bietet Einblicke in die Frühen Stadien von Mais Domestikation“, Current Biology (2016)
- Nathan Wales
- Kelly Swarts