科学家通过多学科分析改革玉米驯化的故事

史密森尼的科学家和合作者正在修改世界上最重要的农作物之一的历史。根据遗传和考古证据，研究人员发现，今天玉米植物的前身仍然具有其野生祖先的许多特征，这些特征可能是6500多年前从墨西哥带到南美洲的。几千年来，墨西哥和亚马逊西南部的农民一直在继续改良作物，直到它们在每个地区都被完全驯化。

研究成果发表在12月13日的《科学》杂志上，这是一项由来自14个机构的科学家进行的多学科和国际合作。史密森尼国家自然历史博物馆古生物学、考古学和植物学博物馆馆长洛根基斯特勒(Logan Kistler)说，他们的声明加深了研究人员对人类和玉米之间漫长而共同的历史的理解，这对管理我们与养活我们的植物之间脆弱的关系至关重要。这项研究的主要作者。他说：“这是驯化植物的长期进化史，使它们适合今天的人类环境。“了解历史为我们提供了一个评估玉米未来的工具，因为我们将继续彻底改变我们的全球环境，增加我们对全球土地的农业需求。”

玉米的历史始于它的野生祖先特奥辛特。特奥辛特与我们今天吃的玉米没有什么相似之处：它的玉米芯非常小，它的一些核心被一层几乎无法穿透的外壳保护着。事实上，Kistler说，不清楚人们为什么担心这个。然而，随着时间的推移，随着早期农民选择理想的特征，野生植物的后代发育出更大的玉米芯和更嫩更丰富的种子，最终成为今天玉米的主要作物。

多年来，遗传学家和考古学家推断，大约9000年前，在墨西哥南部的热带低地，正硅酸乙酯开始转化为玉米。与玉米相比，如今生长在该地区的野生大白菜与墨西哥和中美洲其他地区的大白菜相似——尽管所有这些都是从具有数百种基因的驯化作物中分离出来的。

在亚马逊西南部和秘鲁沿海地区，在古代沉积物中发现的显微镜下的花粉和其他有弹性的植物遗骸表明了大约6500年前完全驯化玉米的历史。研究人员最初的结论是，完全驯化的植物必须从北方运到那里，然后和人类一起向南迁移到美国各地。

“在我们研究之前，我们可以看到墨西哥似乎有一个驯化事件，然后人们在驯化后将其传播到南方，”chistyy Le说。

但几年前，当遗传学家对墨西哥发现的5000年玉米的DNA进行测序时，故事变得更加复杂。遗传结果显示，他们发现的是一种原始的玉米——它的基因是在大辛蒂和家养植物中发现的基因的混合物。根据古代的DNA，这种植物缺乏大辛烯坚韧的核壳，但这种原始玉米还没有获得其他特征，这最终使玉米成为一种实用的粮食作物。

“但是从6500年前开始，直到欧洲殖民时期，你一直在亚马逊西南部种植玉米，”chistyy Le说。“你怎么能在亚马逊西南部拥有这个郁郁葱葱、完全驯化的玉米综合体？同时，在墨西哥的驯化中心附近，驯化过程还在进行吗？”

为了解开这个谜团，Kistler的团队通过对美国种植的100多种现代玉米进行基因比较，重建了植物的进化史，其中包括40个新测序的品种——许多来自南部和东部低地。在之前的研究中，美国的代表性不足。其中许多品种是在过去60年里与土著和传统农民合作收集的，并计划在巴西政府农业企业Embrapa的种质库中进行。Embrapa的民族植物学家和农场保护主义者Fabio Freitas说，他的作品保护了传统栽培植物和亚马逊森林南部边界的土著群体，这有助于指导过去关于玉米扩散可能作用的讨论。11种古代植物的基因组，包括9个新测序的考古样本，也是分析的一部分。该团队绘制了植物之间的遗传关系图，发现了几种不同的谱系，每一种谱系都与它们的共同祖先大辛特相似。换句话说，Kistler解释说，玉米驯化的最后阶段发生在不止一个地方。该团队绘制了植物之间的遗传关系图，发现了几种不同的谱系，每一种谱系都与它们的共同祖先大辛特相似。换句话说，Kistler解释说，玉米驯化的最后阶段发生在不止一个地方。该团队绘制了植物之间的遗传关系图，发现了几种不同的谱系，每一种谱系都与它们的共同祖先大辛特相似。换句话说，Kistler解释说，玉米驯化的最后阶段发生在不止一个地方。

这项研究的合著者、华威大学生命科学学院的罗宾阿拉比说：“这项工作从根本上改变了我们对玉米起源的理解。“这说明玉米没有一个简单的起源故事，真正形成我们所知道的农作物，是在离开祖国之后。”

起初，基斯特勒说，基因证据令人费解。然而，当他和他的合作者开始整合每个人对南美洲历史的理解时，就会有一幅玉米如何传播到整个的画面。

Chistyy说，最初被驯化的玉米似乎至少两次到达南美。到了6500年前，一些被驯化的植物已经到达亚马逊西南部的一个地区，这里已经成为驯化的热点，人们种植水稻、木薯等作物。很可能这种植物会被视为当地农业的一部分，并在人类的影响下继续发展，直到几千年后，它将成为一种完全驯化的作物。从那里

开始，驯化的玉米向东移动，这是考古学家在该地区注意到的农业整体扩张和集约化的一部分。奇石乐说，大约4000年前，玉米在南美低地广泛传播。遗传和考古证据也证明玉米种植在大约1000年前第二次向东扩展，从安第斯山脉的山麓向大西洋延伸。今天，在大西洋沿岸使用的Macro-Jê语言中存在着历史的痕迹，这些语言使用亚马逊语来表示玉米。