Кукуруз је једна од најважнијих свјетских култура. Не само да га попијемо и окачимо на коцку; кукуруз се може претворити у брашно и сируп, даје се стоци, претвара се у етанол и може се чак користити за прављење пластике. Између 2016. и 2017., широм света произведено је око милијарду тона кукуруза, а кукуруз даје више од шест процената свих калорија у храни за људе.
Прича о овом скромном, али приручном скробу почиње пре више хиљада година у Мексику, припитомљавањем древне траве зване теосинте. Али, према новој студији објављеној у часопису Сциенце, путања еволуције теосинтета у златно зрно какво данас познајемо може бити сложенија него што су научници раније мислили.
Удомљавање кукуруза, уобичајено прихваћена теорија, десило се у долини реке Балсас на југу Мексика. Пре око 9.000 година, рани пољопривредници у овом региону почели су бирати повољне особине теосинте, који изгледа врло другачије од модерног кукуруза и није нарочито укусан; кала је мала, а неколико њених зрна окружено је чврстим кућиштем. Али с људском интервенцијом, теосинте је еволуирао у укусан, нежан кукуруз, који је потом пренесен у друге делове Америке. У време европске колонизације у 15. веку, кукуруз је био главни извор хране у многим деловима региона.
Логан Кистлер, водећи аутор нове студије и кустос археоботанике и археогеномије у Националном музеју природне историје Смитхсониан, каже да се, према овој теорији, проток гена из дивљих теосинтета и даље одвијао у неком припитомљеном кукурузу, али „у великој мери, еволуцијски важан начин је проток гена мање или више заустављен код заједничког претка кукуруза. "
Међутим, недавна открића навела су Кистлера и његове колеге да размисле о овој идеји. Током 2016. године, две независне истраживачке групе анализирале су ДНК 5.000 година старих кукуруза из пећине у Мексику и откриле да је древни кукуруз још увек био усред процеса припитомљавања. Чорбе су имале неке гене повезане са теосинте, који су диктирали ствари попут распршивања семена и стварања шкроба и друге гене карактеристичне за домаћи кукуруз, попут варијанте одговорне за елиминацију теосинтевог тврдог спољашњег кућишта.
Према Кистлеровој открићи, ови су налази били изненађујући. У тренутку када су кашике завршиле на поду древне пећине, кукуруз је већ отпутовао далеко изван Мексика, а узгајао се у југозападном Амазони око 1.500 година. Другим речима, еволуциона прича о зрну изгледала је као да се раздвојила на две различите стазе.
"Имате овај парадокс, то неслагање, где већ имате хиљаду година непрекидно гајење кукуруза у деловима Амазоније, а онда још увек није завршено припитомљавањем у центру порекла", објашњава Кистлер. "Да бисмо ускладили археологију и генетику ... морали смо размишљати о новом моделу припитомљавања."
Дакле, Кистлер и његови колеге истраживачи одлучили су да детаљније погледају ДНК кукуруза - и оно што су открили сугерише да је, иако је припитомљавање теосинтета заиста почело у Мексику,
Не треба мислити да је припитомљавање кукуруза дискретним догађајем. Уместо тога, еволуција зрна била је дуг и испреплетен процес, при чему су се последње фазе припитомљавања десиле више пута, на више места.
Нова студија анализирала је геноме више од 100 сорти модерног кукуруза, од којих су око 40 секвенционирали истраживачи. Тим је такође прегледао ДНК 11 древних биљака. Када су пресликали генетске везе између узорака, истраживачи су открили неколико различитих линија, од којих сваки има свој јединствени однос према теосинтету. Најзначајније, резултати су открили да иако је припитомљавање кукуруза започето једним великим генским базеном у Мексику, зрно је преношено на друго место пре него што је завршен процес припитомљавања.
"Пронашли смо у генима доказе да је кукуруз из Јужне Америке заправо настао унутар једне од тих полудомељних линија", каже Кистлер. "Имали сте ове паралелне еволуције у различитим деловима Америке, са различитим групама људи."
Према студији, дошло је до великог таласа прото-кукуруза од Мексика до Јужне Америке. Чини се да је делимично припитомљен кукуруз слетео на југозападни Амазон, који је већ био тачка за осакаћење других биљака, укључујући пиринач, тиквицу и касаву. Кистлер теоретизира да је кукуруз усвојен у пољопривредним праксама тамо, чиме је поступак припитомљавања добио прилику да покупи тамо гдје је стала. Могуће је, иако није сигурно, да се кукуруз на овој новој локацији еволуирао брже од кукуруза у центру припитомљавања, што би објаснило зашто су се петогодишње коке из пећине у Мексику чиниле да су у посредној фази припитомљавања. у време када се кукуруз већ узгајао у Амазони.
"Разлог за то је што немате стални проток гена из дивље популације ... где ће дивљи кукуруз на ивици поља доносити мало полена", каже Кистлер. "То ће успорити ефикасност одабира, а нећете ни приближно једнако ефикасно моћи да одаберете селекцију за те особине."
Након што је инкубирао на југозападном Амазони неколико хиљада година, кукуруз је поново кренуо у покрету, према ауторима студије - овај пут у источни Амазон, где је одрастао усред општег процвата пољопривреде који су археолози приметили у региону.
Још једно занимљиво откриће лежи у чињеници да је савремени кукуруз из Анда и југозападне Амазоније уско повезан са кукурузом узгојеним у источном Бразилу, што указује на још један покрет према истоку. То се поклапа са археолошким доказима - попут ширења керамичке традиције, на пример - сугерише да су људи у Америци почели да се шире на исток пре око 1.000 година, каже Кистлер. У ствари, људи који говоре макро-Је језике близу атлантске обале Бразила користе аутохтону амазонску реч за „кукуруз“.
Делови ове генетске слагалице се испрва нису добро слагали. Кистлер је рекао да су генски подаци које су прикупили он и његови колеге истраживачи „заиста збуњујући већ дуже време“.
„Нисмо могли да направимо главе или репове онога што смо видели све док нисмо почели да разговарамо са лингвистичким стручњацима, палеоеколозима и археолозима“, објашњава он. "Тада је кликнуло."
Нека откривења настала су срећном случајношћу. Док је Кистлер прошле године представљао рану верзију својих сазнања у Бразилу, у публици је био Флавиане Малакуиас Цоста, докторски студент на Универзитету у Сао Паулу. Она је истакла да Кистлерова генетска карта има изузетну сличност са дистрибуцијом амазонске речи за кукуруз. Касније су Јонас Грегорио де Соуза и Едуардо Рибеиро, истраживачи са Универзитета Екетер и Природословног музеја, помогли да се овај језички тренд повеже са пејзажем.
Колективни рад тима „лепо поставља експлицитни модел у којем је кукуруз наставио да се развија и након што је стигао у Јужну Америку“, каже Јеффреи Росс-Ибарра, научник за биљке на Калифорнијском универзитету у Давису, који проучава еволуцијску генетику кукуруза и теосинте, али није био укључен у ову студију. „Иако није друго припитомљавање, само по себи, то наглашава да је кукуруз из Јужне Америке претрпео значајну количину адаптације, помало независно од кукуруза у Мексику.“
За Мицхаела Блакеа, антрополога на Универзитету у Британској Колумбији, чије се истраживање фокусира на порекло и ширење пољопривреде, низање студија од девет археолошких биљака је посебно узбудљиво. "Још нисмо имали много добрих контекста (у Јужној Америци) где можемо добити добре узорке археолошког кукуруза који су поуздано датирани и ... довољно очувани да могу дати генетске доказе", каже он.
Али Блаке такође примећује да су ови древни узорци стари само око 1.000 година, што је „прилично касно у еволуцији кукуруза.“ Постоји врло мало археолошких узорака кукуруза из Јужне Америке који датирају пре пет или шест хиљада година, што отежава тешкоће да би се добила комплетна слика зрна која је извршена из Мексика.
"Сама генетска карактеризација нам можда не говори много о морфологији [или облику и структури биљака], јер не знамо тачно која је веза између аспеката морфологије и самих гена", објашњава Блаке.
Кистлер признаје да би било "заиста лепо" имати тако старе доказе из Јужне Америке, али такође размишља о будућности. Важно је разумети како се кукуруз прилагођавао новим срединама у прошлости, јер зрно и данас остаје витални извор хране, каже Кистлер. Удомљавање кукуруза до данас је било тако успешно јер је симбиотски однос између људи и биљке цветао хиљадама година; гајењем кукуруза човек је добијао поуздан извор хране и кукуруз се редовно сејао у окружењу богатој хранљивим материјама.
Међутим, наша клима која се брзо мења „мало поништава ту везу“, објашњава Кистлер. „Дакле, још је важније размишљати у смислу биолошке разноликости и одакле долази прилагодљивост када наш систем производње хране почне лоше да реагује на промене климатских карактеристика високог нивоа.“
