古代DNA继续改写9000年社会塑造玉米的历史

来自洪都拉斯El Gigante岩石庇护所的三个大约有2,000年历史的玉米芯。国际科学家团队对这些玉米芯进行了基因分析。在12月14日的《美国国家科学院院刊》上，史密森尼国家自然历史博物馆的考古基因组学和古植物学策展人洛根·基斯勒（Logan Kistler）以及一个国际合作者小组报告了大约2,000个三个基因组的完全测序基因组洪都拉斯El Gigante岩石庇护所里的几岁小玉米棒。对这三个基因组的分析表明，这些具有数千年历史的中美洲玉米品种具有南美血统，并为玉米驯化历史中一个新兴的复杂故事增添了新篇章。结合有关该地区玉米驯化的最新研究，这些最新发现表明，大约在4000年前，中美洲的玉米驯化可能发生了一些重大事件，而南美的遗传潜能注入了与它有关。

洪都拉斯的三个2,000年历史的玉米棒表明，人们将玉米品种带回了中美洲，这可能激发了生产力并塑造了文明。

大约9000年前，今天众所周知的玉米不存在。墨西哥西南部的远古民族遇到了一种名为teosinte的野草，它的耳朵比小指状的手指小，只有少量的石仁。但是，由于天才或必要的努力，这些土著耕种者看到了谷物中的潜力，将其添加到他们的饮食中，并使其成为现在可以养活数十亿美元的驯化作物的道路。

尽管玉米或玉米对现代生活至关重要，但在理解其穿越时空的过程中仍然存在漏洞。现在，由史密森尼大学研究人员领导的一个研究小组利用古老的DNA填补了其中的一些空白。

共同主要作者，考古基因组学负责人洛根·基斯勒（Logan Kistler）说，一项新的研究揭示了玉米9000年历史的细节，这是对古代DNA进行基础研究可以提供对人类历史的了解的原本例证。和史密森尼国家自然历史博物馆的古植物。

奇石乐说：“本土化-几千年来野生植物向今天供养的农作物的进化-是人类历史上最重要的过程，玉米是目前地球上最重要的作物之一，”奇石乐说。“更多地了解驯化的进化和文化背景可以为我们提供有关这种食物的宝贵信息，我们完全依赖这种食物及其在塑造文明方面的作用，如我们所知。”

在洪都拉斯的El Gigante岩石庇护所发现了各种不同年龄的玉米芯。

2020年12月14日，奇石乐和一个国际合作团队在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇报告，它们对来自洪都拉斯El Gigante岩石庇护所的大约2,000年历史的三个玉米芯的基因组进行了完整测序。对这三个基因组的分析表明，这些具有数千年历史的中美洲玉米品种具有南美血统，并为玉米驯化历史中一个新兴的复杂故事增添了新篇章。

奇石乐说：“我们证明人类将玉米从南美运回墨西哥的驯养中心。”“这本来可以注入遗传多态性，这可能会增加复原力或提高生产力。它也强调了驯化和作物改良的过程不仅是直线的。”

大约在9000年前，人类首先在墨西哥开始有选择地培育玉米的野生祖先teosinte，但部分驯化的作物品种分别在1500年和2,000年后才到达中美洲和南美洲的其余地区。

多年来，学者们一直认为玉米首先在墨西哥完全驯化，然后在其他地方传播。但是，在墨西哥发现的具有5000年历史的玉米棒只被部分驯化之后，学者们开始重新考虑这种想法是否能完整地反映出玉米的驯化故事。

然后，在由奇石乐（Kistler）领导的2018年具有里程碑意义的一项研究中，科学家们使用了古老的DNA来证明，虽然特奥辛特（Teosinte）迈向驯化的第一步是在墨西哥发生的，但是当人们开始将其南下带到中美洲和南美洲时，这一过程尚未完成。在这三个区域中的每个区域，驯化和作物改良的过程都是并行进行的，但速度不同。

在洪都拉斯的El Gigante岩石庇护所发现了各种不同年龄的玉米芯。在科学家首次在El Gigante岩石避难所发现完全驯化且高产的4300年玉米品种的残留物之后，一个小组在该地点周围的考古地层中搜寻了其他穗轴，谷粒或任何其他可能产生遗传物质的物质。他们还开始着手对该地点4300年前的玉米样品中的一些进行测序，这是El Gigante上最古老的农作物痕迹。在过去的两年中，研究小组尝试对30个样品进行测序，但只有3个具有适当质量，可以对整个基因组进行测序。这三个可行的样本全部来自岩石避难所占领的较新层-距今2300到1900年前的碳-揭示了洪都拉斯岩石避难所的三个样本与南美洲的玉米品种之间的遗传重叠。在12月14日的《美国国家科学院院刊》上，史密森尼国家自然历史博物馆的考古基因组学和古植物学策展人洛根·基斯勒（Logan Kistler）以及一个国际合作者小组报告了大约2,000个三个基因组的完全测序基因组洪都拉斯El Gigante岩石庇护所里的几岁小玉米棒。对这三个基因组的分析表明，这些具有数千年历史的中美洲玉米品种具有南美血统，并为玉米驯化历史中一个新兴的复杂故事增添了新篇章。

为了更早地研究这个更丰富，更复杂的驯化故事的细节，包括奇石乐在内的一组科学家发现，来自中美洲El Gigante岩石庇护所的4300年历史的玉米残留物来自完全被驯化的家畜。高产品种。

奇石乐与加州大学圣塔芭芭拉分校人类学项目负责人道格拉斯·肯尼特（Douglas Kennett）共同发现了El Gigante在墨西哥发现的部分驯化玉米并存的地区，并感到惊讶。确定El Gigante玉米的起源地。

肯尼特说：“埃尔吉甘特（El Gigante）岩石掩体之所以出色，是因为其中包含保存完好的植物残骸，跨越了过去11000年。“已经鉴定出从整个穗轴到不完整的茎和叶，超过10,000株玉米残留物。这些遗骸中有许多是较晚的，但通过广泛的放射性碳研究，我们能够鉴定出一些可追溯到4,300年前的遗骸。”

他们搜索了El Gigante岩石掩体周围的考古岩层，以寻找玉米芯，谷粒或任何其他可能产生遗传物质的物质，然后研究小组开始着手对该地点4300年前的玉米样品中的一些进行测序，这是该作物最古老的痕迹。 El Gigante。

在过去的两年中，研究小组尝试对30个样品进行测序，但只有3个具有适当质量，可以对整个基因组进行测序。这三个可行的样本全都来自岩石掩体占领的最新阶段-碳的历史可追溯到2300到1900年前。

利用来自El Gigante的三个玉米基因组序列，研究人员针对121种已发布的各种玉米品种的基因组进行了分析，其中包括来自古代玉米芯和种子的12个基因组。比较结果显示，来自洪都拉斯岩石避难所的三个样品与来自南美的玉米品种之间的遗传重叠片段。

奇石乐说：“与南美的遗传联系微妙但始终如一。”“我们使用不同的方法和样品组成多次重复分析，但始终得到相同的结果。”

奇石乐，肯尼特及其合作者，包括德克萨斯农工大学，宾夕法尼亚州立大学以及英国的弗朗西斯·克里克研究所和华威大学等合作机构，都认为这些南美品种可能会重新引入中美洲。已经开始在该地区开发更具生产力的杂交品种。

尽管结果只涵盖了大约2000年前的El Gigante玉米样品，但奇石乐说，大约有4,000年历史的玉米芯的形状和结构表明，它们的生产力几乎与他和他的合著者的一样能够排序。对于奇石乐来说，这意味着作物获得了巨大的发展，可能是在相隔2,000年左右才在El Gigante分离这些考古层之前发生的，而不是在此期间。研究小组进一步假设，大约是在4300年前，是南美玉米品种及其基因的引进，这可能提高了该地区玉米的生产力，并提高了人们生活中的饮食习惯中的玉米流行率。由肯尼特（Kennett）领导的一项最新研究发现，在更广泛的地区。

肯尼特说：“我们开始看到来自中美洲多项研究的数据汇合，表明玉米在4700到4000年前之间正成为饮食上越来越重要的高产主粮。”

结合肯尼特（Kennett）的最新研究，这些最新发现表明，大约在4000年前，中美洲的玉米驯化可能发生了一些重大事件，而南美的遗传活力注入可能与此有关。这个提议的时机还与中美洲第一个定居的农业社区的出现相吻合，这些社区最终在美洲，奥尔梅克，玛雅，特奥蒂瓦坎和阿兹台克人中产生了伟大的文明，尽管奇石乐急于指出这一想法仍被归结为投机。

奇石乐说：“我们迫不及待地想详细了解4000年大关到底发生了什么。”“有太多的考古考古样本尚未经过基因分析。如果我们开始测试更多这些样品，我们就可以开始回答这些挥之不去的问题，这些问题是南美品种再引入的重要性。”

参考：Logan Kistler，Heather B. Thakar，Amber M. VanDerwarker，Alejandra Domic，AndersBergström，Richard J. George，Thomas K. Harper，Robin G. Allaby，Kenneth撰写的“中美洲考古学的玉米基因组表明来自南美的古老基因流”赫斯（Hirth）和道格拉斯·肯尼特（Douglas J. Kennett），2020年12月14日，美国国家科学院院刊。
10.1073 / pnas.2015560117

史密森尼学会，国家科学基金会，宾夕法尼亚州立大学和弗朗西斯·克里克研究所为这项研究提供了资金和支持。