Majs er en af verdens vigtigste afgrøder. Vi sprænger ikke bare det og gabber det på kobben; majs kan omdannes til mel og sirup, det føres til husdyr, det omdannes til ethanol, og det kan endda bruges til at fremstille plast. Mellem 2016 og 2017 blev omkring en milliard ton majs produceret over hele kloden, og majs giver mere end seks procent af alle madkalorier til mennesker.
Historien om denne ydmyge, men alligevel praktiske stivelse begynder for tusinder af år siden i Mexico med domestisering af et gammelt græs kaldet teosinte. Men ifølge en ny undersøgelse, der er offentliggjort i Science, kan banen til teosinte's udvikling i det gyldne korn, vi kender i dag, være mere kompliceret end forskere tidligere har troet.
Den almindeligt accepterede teori for majs, skete i Balsas River Valley i det sydlige Mexico. For omkring 9.000 år siden begyndte de tidlige landmænd i denne region at vælge gunstige træk med teosinte, der ser meget anderledes ud end moderne majs og ikke er særlig velsmagende; dens cob er lille, og dens få kerner er omgivet af en hård foringsrør. Men med menneskelig indgriben udviklede teosinte sig til velsmagende, mør majs, som derefter blev transporteret til andre dele af Amerika. På tidspunktet for europæisk kolonisering i det 15. århundrede var majs en vigtig fødekilde i mange dele af regionen.
Logan Kistler, den nye undersøgelses hovedforfatter og kurator for arkæoboti og arkæogenomik ved Smithsonian National Museum of Natural History, siger, at ifølge denne teori forekom der stadig genstrøm fra vilde teosinte i nogle dominerede majs, men "i en større, evolutionær vigtig måde, genstrømningen stoppes mere eller mindre i den fælles stamfar til al majs. ”
De nylige afsløringer fik Kistler og hans kolleger imidlertid til at revidere denne idé. I 2016 analyserede to uafhængige forskergrupper DNA fra 5.000 år gamle majskolber fra en hule i Mexico og fandt, at den gamle majs stadig var midt i tømmeprocessen. Cobs havde nogle gener forbundet med teosinte, dikterer ting som frøspredning og stivelsesproduktion, og andre gener, der er karakteriseret for domineret majs, ligesom varianter, der var ansvarlige for at eliminere teosintes hårde ydre hus.
Disse fund var ifølge Kistler overraskende. Da kolberne endte på gulvet i den gamle hule, havde majs allerede rejst langt ud over Mexico og var blevet dyrket i det sydvestlige Amazonas i omkring 1.500 år. Kornets evolutionshistorie syntes med andre ord at have gafflet til to forskellige stier.
"Du har dette paradoks, denne uoverensstemmelse, hvor du allerede har majs, der kontinuerligt dyrkes i dele af Amazonas i tusinder af år, og så er det stadig ikke engang færdigt med at blive domesticeret i centrum af oprindelsen, " forklarer Kistler. "For at forene arkæologien og genetikken ... måtte vi tænke på en ny domestationsmodel."
Så Kistler og hans medforskere besluttede at se nærmere på majs-DNA - og hvad de fandt antyder, at mens domestiseringen af teosinte faktisk begyndte i Mexico,
Vi bør ikke tænke på majs domesticering som en diskret begivenhed. I stedet var kornets udvikling en lang og indviklet proces, hvor de sidste faser af dets domestering forekom mere end én gang mere end et sted.
Den nye undersøgelse analyserede genomerne fra mere end 100 sorter af moderne majs, hvoraf ca. 40 blev sekventeret af forskerne. Holdet kiggede også på DNA fra 11 gamle planter. Da de kortlagde de genetiske forbindelser mellem prøverne, opdagede forskerne adskillige forskellige linjer, hver med deres eget unikke forhold til teosinte. Mest markant afslørede resultaterne, at selvom majs-domestisering begyndte med en enkelt stor genpool i Mexico, blev kornet ført et andet sted, inden domestikationsprocessen var afsluttet.
”Vi fandt i genomerne bevis på, at sydamerikansk majs faktisk stammer fra en af disse semi-indenlandske afstamninger, ” siger Kistler. "Du havde disse parallelle evolueringer, der skete i forskellige dele af Amerika, med forskellige grupper af mennesker."
Ifølge undersøgelsen var der en stor bølge af "proto-corn" -bevægelse fra Mexico til Sydamerika. Den delvist domesticerede majs ser ud til at have landet i det sydvestlige Amazonas, som allerede var et hotspot til domestisering af andre planter, herunder ris, squash og cassava. Kistler teoretiserer, at majs blev indført i landbrugspraksis der, hvilket gav husdyrningsprocessen en chance for at samle op, hvor den slap. Det er muligt, selvom det ikke er sikkert, at majs på dette nye sted udviklede sig hurtigere end majs i centrum af domestisering, hvilket ville forklare, hvorfor de 5.000 år gamle kolber fra hulen i Mexico ser ud til at være i en mellemfase af domestisering på et tidspunkt, hvor majs allerede blev dyrket i Amazonas.
"Årsagen hertil er, at du ikke har konstant genstrøm fra den vilde befolkning ... hvor den vilde majs i udkanten af marken vil bidrage med noget pollen, " siger Kistler. "Det vil bremse effektiviteten af markeringen, og du er ikke så effektivt som i stand til at drive valg af disse træk."
Efter at have inkuberet i sydvestlige Amazonas i flere tusinde år, gik majs på farten igen, ifølge undersøgelsesforfatterne - denne gang til det østlige Amazonas, hvor det voksede midt i en generel blomstrende landbrug, som arkæologer har observeret i regionen.
En anden interessant opdagelse lå i det faktum, at moderne majs fra Andesbjergene og det sydvestlige Amazonas er tæt knyttet til majs, der er dyrket i det østlige Brasilien, hvilket peger på en anden bevægelse mod øst. Dette stemmer overens med arkæologiske beviser - som f.eks. Spredningen af keramiske traditioner - hvilket antyder, at folk i Amerika begyndte at ekspandere mod øst for omkring 1000 år siden, ifølge Kistler. I dag bruger faktisk mennesker, der taler makro-Jê-sprog nær Brasiliens atlantiske kyst, et oprindeligt, amazonisk ord for "majs".
Stykkerne i dette genetiske puslespil passede ikke klart sammen med det første. Kistler sagde, at de genomiske data, han og hans medforskere indsamlede, var "virkelig forvirrende i lang tid."
”Vi kunne ikke lave hoveder eller haler ud af det, vi så, før vi begyndte at tale med sprogeksperter, paleoekologer og arkæologer, ” uddyber han. ”Så klikkede det.”
Nogle åbenbaringer blev til ved lykkelig tilfældighed. Mens Kistler præsenterede en tidlig version af sine fund i Brasilien sidste år, var Flaviane Malaquias Costa, en ph.d.-studerende ved University of São Paulo, i publikum. Hun påpegede, at Kistlers genetiske kort bød en bemærkelsesværdig lighed med fordelingen af et amazonisk ord for majs. Senere hjalp Jonas Gregorio de Souza og Eduardo Ribeiro, forskere ved henholdsvis University of Exeter og Museum of Natural History, yderligere at knytte denne sproglige tendens til landskabet.
Holdets kollektive arbejde "fastlægger pænt en eksplicit model, hvor majs fortsatte med at udvikle sig, efter at det ankom i Sydamerika, " siger Jeffrey Ross-Ibarra, en plantevidenskabsmand ved University of California, Davis, der studerer den evolutionære genetik af majs og teosinte, men var ikke involveret i denne undersøgelse. ”Selvom det ikke er en anden domestikering i sig selv, fremhæver det, at sydamerikansk majs har gennemgået en betydelig mængde tilpasning noget uafhængigt af majs i Mexico.”
For Michael Blake, en antropolog ved University of British Columbia, hvis forskning fokuserer på landbrugets oprindelse og spredning, er undersøgelsens sekventering af ni arkæologiske planter særlig spændende. ”Vi har endnu ikke haft meget mange gode kontekster [i Sydamerika], hvor vi kan få gode prøver af arkæologisk majs, der er pålideligt dateret og ... godt nok bevaret til at de kan give genetisk bevis, ” siger han.
Men Blake bemærker også, at disse gamle prøver kun var omkring 1.000 år gamle, hvilket er "temmelig sent i udviklingen af majs." Der er meget få arkæologiske majsprøver fra Sydamerika, der dateres til for fem eller seks tusinde år siden, hvilket gør det vanskeligt for at få et komplet billede af kornet, der blev udført fra Mexico.
”Selve den genetiske karakterisering fortæller os måske ikke meget om morfologien [eller planternes form og struktur], fordi vi ikke ved præcist, hvad forbindelserne er mellem aspekter af morfologien og generne i sig selv, ” forklarer Blake.
Kistler anerkender, at det ville være "rigtig rart" at have så gamle beviser fra Sydamerika, men han tænker også på fremtiden. Det er vigtigt at forstå, hvordan majs tilpasset til nye miljøer i fortiden, fordi kornet fortsat er en vigtig fødekilde i dag, siger Kistler. Domestiseringen af majs har hidtil været så vellykket, fordi et symbiotisk forhold mellem mennesker og planten har blomstret i årtusinder; ved at dyrke majs fik mennesker en pålidelig fødekilde, og majs blev regelmæssigt sået i et næringsrigt miljø.
Vores hurtigt skiftende klima er imidlertid "lidt forøget i forholdet, " forklarer Kistler. ”Så det er endnu vigtigere at tænke med hensyn til biodiversitet og hvor tilpasningsevnen kommer fra, når vores fødevareproduktionssystem begynder at reagere dårligt på ændrede, klimatiske egenskaber på højt niveau.”
