5000年“棒子”揭示玉米驯化

基因显示，有5300年历史的玉米芯是半驯化产品。照片来源:布鲁斯·史密斯

用墨西哥玉米做饭不容易。这种药草是玉米的古老祖先。每根棍子都比你的拇指短，在一个硬鞘里只有12颗谷粒。然而，大约9000年前在墨西哥和美国发生的事情戏剧性地证明了驯化的力量。这些来自西南方的墨西哥玉米最终被转化成许多谷物，为今天世界上数亿人提供食物。

研究人员先前已经确定少数基因参与了上述转化。现在，两个独立的研究小组对古代脱氧核糖核酸(DNA)的研究显示了大约5000年前中期驯化期间这些植物的基因发生了什么。研究表明，随着时间的推移，一代又一代的人根据自己喜欢的特征选择植物，从而改变了植物的遗传特征。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的人类学家迈克尔·布雷克没有参与这项研究，他说:“这些发现重塑了我们对早期阶段的关注。”他说:“它们暗示了玉米经过驯化后的发展，并帮助我们理解当时人们的选择。”

科学家在20世纪60年代首次发现人类驯化玉米，当时美国考古学家理查德·麦克内什正在墨西哥的特瓦肯山谷挖掘。在干燥黑暗的环境中，他发现了一些保存完好的玉米芯，可以追溯到5300年前。每颗玉米芯大约有50粒，而现代玉米有1000粒。

近60年后，随着现代基因测序工具的出现，位于墨西哥伊博托的国家基因组生物多样性实验室高级研究中心的遗传学家让·菲利普·维尔-卡尔扎达和他的同事们想找出在古老的驯化过程中哪些基因是无意识选择的。但是他担心现在存放在博物馆里的麦克内什的标本会因为操作或存放不当而被销毁。因此，维尔-卡尔扎达和研究小组决定返回特瓦肯山谷。

尽管麦克内什已经去世，但他的学生安吉尔·加西亚·库克还是充当了向导。"他有所有的地图，他知道去哪里挖."维尔-卡尔扎达说:“他73岁时和我们一起回到了那里。他第一次去德黑兰山谷时只有21岁。”

研究人员在圣马科斯洞穴发现了几个有5000年历史的新标本。他们用猎枪对三个玉米芯进行测序，提取出DNA，然后将它们分成小片段进行测序。计算机软件重组了这些DNA片段，最终重建了超过35%的古代玉米基因组。

维尔-卡尔扎达的研究小组发现了八个影响玉米关键特征的基因。研究人员最近在《美国国家科学院院刊》上报道了这一结果。他们发现这些玉米带有tb1(使植物更容易收获)和bt2(有助于提高淀粉含量和增加谷物甜味)的现代变种。

与此同时，丹麦哥本哈根大学的考古学家内森·威尔士和他的同事们发现了麦克内什的原始样本，该样本在马萨诸塞州安多弗的一个博物馆里保存了60年。他和他的同事用猎枪对5300年前的玉米芯Tehuacan162的基因组进行了测序。

威尔士的研究小组能够对这种玉米芯基因组的21%进行测序。最终结果证实并补充了维尔-卡尔扎达研究小组的发现。他们在最新出版的《当代生物学》杂志上报道说，这个博物馆里的玉米芯也携带td1和bt2的现代变种。

玉米起源于美洲大陆，起源于墨西哥或中美洲。哥伦布发现新大陆后，他把玉米带到了西班牙。随着世界航海业的发展，玉米逐渐传播到世界各地，成为最重要的粮食作物之一。玉米是世界上分布最广的作物之一。它广泛种植在北纬58度至南纬35 ~ 40度的地区。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2016-129，第二版国际)

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