ett team av forskare har kartlagt det genetiska materialet av en 5,000-årig corncob från Mexiko, och har upptäckt hur tidiga agriculturists formade utvecklingen av vad som idag är en av världens viktigaste grödor.
”majs är den viktigaste grödan som vi har idag. Den växer över hela världen och det är verkligen intressant att ta reda på hur det blev så viktigt,” säger huvudförfattaren Nathan Wales, en postdoc från Centrum för GeoGenetics på naturhistoriska Museet i Danmark och Köpenhamns Universitet.,
”det är en spännande studie och det äldsta kända majsgenomet av hög kvalitet”, säger postdoc Kelly Swarts från Max Plack Institute, Tyskland. Swarts studerar majshistorien men var inte inblandad i den nya forskningen.
”genomet avslöjar att all dagens majs kommer ner från detta område i Mexiko, och det stöder hypotesen att majs tämdes i låglandet först och sedan odlades i högländerna innan den nya grödan spred sig till resten av Amerika”, säger hon.,
att förstå utvecklingen av tidiga majsstammar kan hjälpa oss att förstå grödan som vi känner till den idag, säger Wales., ”På samma sätt som studien av Neandertalgener under de senaste åren har gett oss viktig kunskap om människor och belyste gener som kan vara viktiga för att förstå människors hälsa idag.”
studien publiceras i den vetenskapliga tidskriften, Current Biology.
ursprunget till världens viktigaste gröda var en gång ett totalt mysterium
idag är majs En av världens viktigaste grödor och står för cirka en femtedel av världens kaloriintag., Det möjliggjorde spridningen av civilisationen i Amerika och är ett bra exempel på hur människor har dramatiskt modifierat växtarter genom tiden.
men fram till nu var majsens ursprung något av ett mysterium, eftersom de moderna stammarna inte har någon likhet med några vilda växter som lever idag. Andra grödor som äpplen eller vete har vilda sorter som är nära besläktade med sin ursprungliga form, men inte majs.
botaniker har länge trott att majsens förfader dog ut för länge sedan.
Läs Mer: gamla grödor är framtiden för vår middagsplatta
majs liknar vildgräs
allt detta förändrades när genetiker George Beadle upptäckte att en art av vildgräs som heter teosinte hade kromosomer identiska med majs.,
Beadle föreslog att de två växterna kunde producera livskraftiga avkommor, vilket innebar att de faktiskt var av samma art, och majs var bara en domesticerad version.
det var bara ett problem: teosinte såg ingenting ut som majs.
men Beadle visade att genetiskt var de ganska lika och skilde sig endast i termer av fyra eller fem specifika gener. Så det var rimligt att tidiga bönder hade använt teosinte för att odla majs för några årtusenden sedan.
en ny komplex karta över fossil majs
den äldsta fossilen av vad som i huvudsak är majs på cob kallas Tehuacan162. Det är runt 5,000 år gammal och kommer från högländerna i centrala Mexiko.,
det är mycket mindre än en dagens corncob, som mäter bara 16,3 millimeter lång och 3,1 millimeter bred.
genetiskt sett sitter den halvvägs mellan den första domesticerade majsen, som inträffade för omkring 9 000 år sedan, och den typ av majs som vi äter idag.
”det är verkligen intressant, eftersom det bekräftar var majs kom ifrån och visar att all majs idag härstammar från denna population”, säger Wales.,
Wales och hans kollegor har producerat ett mycket komplett genom som gör det möjligt för forskare att noggrant studera alla intressanta delar av det genetiska materialet och jämföra utvecklingen av gener som leder till denna dramatiska omvandling.
Läs Mer: Danmarks första bönder var invandrare
Cornhusks var den första genetiska modifieringen
forskarna upptäckte nya insikter i en gen som heter tga1, som är ansvarig för teosintes stenhårda fröhölje.
studien visar att tga1-genen redan var i sin moderna form i den 5 000-årige corncob., Detta indikerar att fröhöljen var en av de första egenskaperna som skulle ändras av de genetiska modifieringarna som de tidiga jordbrukarna gjorde.
detta passar bra med resultat från andra studier, som identifierade tga1-genen som viktig för domesticeringsprocessen, säger Swarts.
men deras resultat visade att en annan gen, zagl1, fortfarande var i sin ursprungliga vilda version.
denna gen påverkar om fröna sitter inuti majsöron eller släpper av när de når mognad. Det är ett drag där växter och människor har motstridiga intressen., Växten vill sprida sina frön, men för bönder är det mycket lättare om fröna stannar fast vid växten.
denna gen var en av de första som modifierades genom domesticering i andra grödor, såsom korn.
tidigare i år kartlade ett annat team av forskare genomet av en 6,000-årig kornväxt i Israel. I denna anläggning hade zagl1 valts ut och kornet såg väldigt ut som vad vi skulle förvänta oss idag.
”Vår upptäckt visar att domesticeringsprocessen kan vara väldigt annorlunda i olika arter., Medan korn valdes mycket snabbt ser vi att de processer som används i majs tog mycket längre tid och följde en mer komplex väg, säger Wales.
Mayans var inte helt beroende av majs
det tyder på att människors användning av majs i Centralamerika var helt annorlunda än användningen av vete i Mellanöstern.
forskarna föreslår att de långsamma domesticeringsprocesserna visar att de tidiga jägarsamlarna inte var beroende av majs på samma sätt som jägarsamlarna i Mellanöstern berodde på vete.,
”Centralamerikaner samlade vilda växter på sidan av jakt av vilda djur och kanske baserade de sina liv på majs under en del av året eller som en nödförsörjning”, säger Wales.
Läs Mer: första skandinaviska bönder var långt mer avancerade än vi trodde
började majs som popcorn?
det finns fortfarande många mysterier kring domesticering av majs och hur det spred sig runt om i världen.
och det finns en särskilt förbryllande del av historien: varför började folk äta den hårdskalade teosinte-växten i första hand?,
”När jag tittar på bilder av teosinte, tror jag” varför i hela världen skulle någon vilja äta det?”Den frågan håller mig vaken på natten”, säger Wales.
svaret kan vara mycket enkelt: de gjorde popcorn.
Beadle testade även denna teori, och ja, brända Teosinte-kärnor smakar verkligen popcorn.
så vem vet, kanske majs började som en rolig pop-teosinte, som våra förfäder åtnjöt medan huddled runt lägerelden, lyssnade på historier och tittade på stjärnorna.
————
Läs den danska versionen av denna berättelse på Videnskab.,dk
Översatt av: Catherine Jex
vetenskapliga länkar
- ”Genome sekvens av en 5,310-årig majs Cob ger insikter i de tidiga stadierna av majs domesticering”, Nuvarande biologi (2016)
- Nathan Wales
- Kelly Swarts