Porumbul este una dintre cele mai importante culturi din lume. Nu-l scoatem și-l împânzim pe șpagă; porumbul poate fi transformat în făină și sirop, este hrănit la animale, este transformat în etanol și poate fi folosit chiar pentru fabricarea plasticului. Între 2016 și 2017, aproximativ un miliard de tone de porumb au fost produse pe tot globul, iar porumbul produce mai mult de șase la sută din toate caloriile alimentare pentru om.
Povestea acestui amidon umil, dar la îndemână, începe acum mii de ani în Mexic, odată cu domesticirea unei ierburi străvechi, numită teosinte. Dar, potrivit unui nou studiu publicat în Science, traiectoria evoluției teosintei în bobul de aur pe care îl știm astăzi poate fi mai complexă decât au crezut oamenii de știință anterior.
Domesticirea porumbului, teoria acceptată în mod obișnuit, s-a întâmplat în valea râului Balsas din sud-centrul Mexicului. În urmă cu aproximativ 9 000 de ani, fermierii timpurii din această regiune au început să aleagă pentru trăsăturile favorabile de teosinte, care arată foarte diferit de porumbul modern și nu este deosebit de palat; cob este mic și puținele sale sâmburi sunt înconjurate de o carcasă dură. Dar, cu intervenția umană, teosinte a evoluat spre porumb gustos și fraged, care a fost ulterior transportat în alte părți ale Americii. Pe vremea colonizării europene din secolul al XV-lea, porumbul era o sursă majoră de hrană în multe părți ale regiunii.
Logan Kistler, autorul principal al noului studiu și curator al arheobotanicelor și arheogenomiei de la Muzeul Național de Istorie Naturală din Smithsonian, spune că, potrivit acestei teorii, fluxul de gene din teosinte sălbatic se întâmpla în unele porumb domesticit, dar „în mare, în mod evolutiv în mod important, fluxul de gene se oprește mai mult sau mai puțin în strămoșul comun al tuturor porumbului. "
Totuși, dezvăluiri recente au determinat Kistler și colegii săi să regândească această idee. În 2016, două grupuri de cercetare independente au analizat ADN-ul de porumb vechi de 5.000 de ani dintr-o peșteră din Mexic și au descoperit că porumbul antic încă se afla în mijlocul procesului de domesticire. Păcănii aveau unele gene asociate cu teosinte, care dictează lucruri precum dispersia semințelor și producția de amidon și alte gene caracteristice porumbului domesticit, ca variante responsabile de eliminarea carcasei exterioare dure a teosintei.
Aceste descoperiri, potrivit lui Kistler, au fost surprinzătoare. Când stâncii au sfârșit pe podeaua peșterii antice, porumbul călătorise deja mult dincolo de Mexic și fusese cultivat în sud-vestul Amazonului în jur de 1.500 de ani. Cu alte cuvinte, povestea evolutivă a boabelor părea să se fi bifat pe două căi diferite.
„Aveți acest paradox, această neconcordanță, unde aveți deja porumbul fiind cultivat continuu în unele părți ale Amazonului de mii de ani și atunci încă nu a terminat să fie domesticit în centrul de origine”, explică Kistler. „Pentru a reconcilia arheologia și genetica ... a trebuit să ne gândim la un nou model de domesticire.”
Așadar, Kistler și colegii de cercetători au decis să arunce o privire mai atentă asupra ADN-ului de porumb - iar ceea ce au descoperit sugerează că, în timp ce domesticirea teosintei a început într-adevăr în Mexic,
Nu ar trebui să ne gândim la domesticirea porumbului ca la un eveniment discret. În schimb, evoluția boabelor a fost un proces îndelungat și convolut, etapele finale ale domesticirii sale au avut loc de mai multe ori, în mai multe locuri.
Noul studiu a analizat genomii a peste 100 de soiuri de porumb modern, aproximativ 40 dintre care au fost secvențiate de cercetători. De asemenea, echipa a analizat ADN-ul a 11 plante antice. Când au trasat conexiunile genetice dintre epruvete, cercetătorii au descoperit mai multe linii distincte, fiecare având propria relație unică cu teosinte. Cel mai semnificativ, rezultatele au relevat faptul că, deși domesticirea porumbului a început cu un singur bazin mare de gene în Mexic, cerealele au fost transportate în altă parte înainte ca procesul de domesticire să fie finalizat.
„Am descoperit în genomele dovezi că porumbul din America de Sud provine de fapt dintr-unul dintre aceste linii semi-domestice”, spune Kistler. „Ați avut aceste evoluții paralele în diferite părți ale Americii, cu diferite grupuri de oameni.”
Potrivit studiului, a existat un val major de mișcare „proto-porumb” din Mexic în America de Sud. Porumbul parțial domesticit a aterizat în sud-vestul Amazonului, ceea ce era deja un punct de reper pentru domesticirea altor plante, inclusiv orez, dovlecei și manioc. Kistler teoretizează că porumbul a fost adoptat în practicile agricole acolo, oferind șansa procesului de domesticire să ia locul unde a plecat. Este posibil, deși nu este sigur, ca porumbul în această nouă locație să fi evoluat mai repede decât porumbul în centrul domesticirii, ceea ce ar explica de ce pălăria de 5.000 de ani din peștera din Mexic pare să se afle într-o fază intermediară de domesticire. într-o perioadă în care porumbul era deja cultivat în Amazon.
„Motivul pentru asta este că nu ai un flux de gene constant din populația sălbatică ... unde porumbul sălbatic de la marginea câmpului va contribui cu ceva polen”, spune Kistler. „Asta va încetini eficiența selecției și nu veți fi capabil să efectuați selecția pentru aceste trăsături.”
După ce s-a incubat în sud-vestul Amazonului de câteva mii de ani, porumbul a continuat din nou în mișcare, potrivit autorilor studiului - de data aceasta către estul Amazonului, unde a crescut în mijlocul unei înfloriri generale a agriculturii pe care arheologii au observat-o în regiune.
O altă descoperire interesantă constă în faptul că porumbul modern din Anzi și sud-vestul Amazonului este strâns legat de porumbul cultivat în estul Braziliei, care indică o altă mișcare spre est. Acest lucru se aliniază cu dovezile arheologice - cum ar fi răspândirea tradițiilor ceramice, de exemplu - care sugerează că oamenii din America au început să se extindă spre est în urmă cu aproximativ 1.000 de ani, potrivit Kistler. Astăzi, de fapt, oamenii care vorbesc limbi Macro-Jê în apropierea coastei atlantice a Braziliei folosesc un cuvânt indigen amazonian pentru „porumb”.
Piesele acestui puzzle genetic nu s-au potrivit perfect la început. Kistler a spus că datele genomice pe care le-au colectat și colegii săi de cercetare au fost „într-adevăr confuz pentru o lungă perioadă de timp”.
„Nu puteam face capete sau cozi din ceea ce vedem până nu am început să vorbim cu experți lingvistici, paleoecologi și arheologi”, explică el. - Atunci a dat clic.
Unele revelații s-au produs prin coincidență fericită. În timp ce Kistler prezenta o versiune timpurie a descoperirilor sale în Brazilia anul trecut, Flaviane Malaquias Costa, doctorand la Universitatea din São Paulo, a fost în audiență. Ea a subliniat că harta genetică a lui Kistler avea o asemănare remarcabilă cu distribuția unui cuvânt amazonian pentru porumb. Ulterior, Jonas Gregorio de Souza și Eduardo Ribeiro, cercetători la Universitatea din Exeter și, respectiv, la Muzeul de Istorie Naturală, au ajutat la conectarea în continuare a acestei tendințe lingvistice cu peisajul.
Munca colectivă a echipei „stabilește frumos un model explicit în care porumbul a continuat să evolueze după ce a ajuns în America de Sud”, spune Jeffrey Ross-Ibarra, un om de știință al plantelor de la Universitatea din California, Davis, care studiază genetica evolutivă a porumbului și teosintei, dar nu a fost implicat în acest studiu. „Deși nu este o a doua domesticire în sine, se evidențiază faptul că porumbul din America de Sud a suferit o cantitate considerabilă de adaptare oarecum independent de porumb în Mexic.”
Pentru Michael Blake, un antropolog de la Universitatea din Columbia Britanică a cărui cercetare se concentrează pe originile și răspândirea agriculturii, secvențierea studiului a nouă plante arheologice este deosebit de interesantă. „Nu am avut încă foarte multe contexte bune [în America de Sud], unde putem obține probe bune de porumb arheologic, care sunt datate în mod fiabil și ... suficient de bine păstrate încât să poată da dovezi genetice”, spune el.
Dar Blake remarcă, de asemenea, că aceste mostre antice aveau doar aproximativ 1.000 de ani, ceea ce este „destul de târziu în evoluția porumbului”. Există foarte puține probe arheologice din America de Sud care datează de acum cinci sau șase mii de ani, ceea ce îngreunează pentru a obține o imagine completă a bobului care a fost efectuat din Mexic.
„Caracterizarea genetică în sine nu ne poate spune multe despre morfologie [sau forma și structura plantelor], deoarece nu știm cu exactitate care sunt legăturile dintre aspectele morfologiei și genele în sine”, explică Blake.
Kistler recunoaște că ar fi „într-adevăr frumos” să aveți dovezi atât de vechi din America de Sud, dar se gândește și la viitor. Este important să înțelegem modul în care porumbul s-a adaptat la noile medii în trecut, deoarece cerealele continuă să fie o sursă de hrană vitală astăzi, spune Kistler. Domesticirea porumbului a fost până acum atât de reușită, deoarece o relație simbiotică între om și plantă a înflorit de milenii; prin cultivarea porumbului, oamenii au obținut o sursă de hrană fiabilă, iar porumbul a fost semănat în mod regulat într-un mediu bogat în nutrienți.
Climatul nostru în schimbare rapidă este, totuși, „ușor îmbunătățitor al acestei relații”, explică Kistler. „Deci este și mai important să ne gândim în ceea ce privește biodiversitatea și de unde va veni adaptabilitatea atunci când sistemul nostru de producție alimentară începe să răspundă prost la caracteristicile climatice în schimbare la nivel înalt.”
