来自洪都拉斯 El Gigante 岩石庇护所的三个大约 2,000 年历史的玉米棒子。一个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》杂志上，史密森尼国家自然历史博物馆的考古基因组学和考古植物学馆长 Logan Kistler 和一个国际合作团队报告了三个大约 2,000 人的完全测序的基因组。来自洪都拉斯 El Gigante 岩石庇护所的一岁玉米棒子。对这三个基因组的分析表明，这些具有千年历史的中美洲玉米品种具有南美洲血统，并为玉米驯化历史的新兴复杂故事增添了新的篇章。结合最近关于该地区玉米驯化的研究，这些最新发现表明，大约 4000 年前，中美洲的玉米驯化过程中可能发生了一些重要的事情，而来自南美洲的遗传多样性的注入可能已经与它有关。学分：托马斯·哈珀
洪都拉斯的三个 2000 年历史的玉米棒表明，人们将玉米品种带回了中美洲，可能会激发生产力并塑造文明。
大约 9,000 年前，今天所知的玉米并不存在。墨西哥西南部的古代民族遇到了一种叫做类蜀黍的野草，它的耳朵比小指还小，只有一把石粒。但出于天才或需要，这些土着耕作者看到了谷物的潜力，将其添加到他们的饮食中，并使其成为一种驯化作物，现在可以养活数十亿人。
尽管玉米或玉米对现代生活至关重要，但对其穿越时空的旅程的理解仍然存在漏洞。现在，由史密森尼研究人员共同领导的一个团队已经使用古代 DNA 来填补其中的一些空白。
一项新的研究揭示了玉米 9000 年历史的细节，它是对古代 DNA 的基础研究可以产生对人类历史的洞察力的一个典型例子，而这些洞察力在其他情况下是无法获得的，共同主要作者、考古基因组学策展人 Logan Kistler 说和史密森尼国家自然历史博物馆的考古植物学。
“驯化——野生植物经过数千年演变成今天养活我们的作物——可以说是人类历史上最重要的过程，玉米是目前地球上种植的最重要的作物之一，”Kistler 说。 “更多地了解驯化的进化和文化背景，可以为我们提供关于这种我们完全依赖的食物及其在塑造我们所知道的文明中的作用的宝贵信息。”
在洪都拉斯的 El Gigante 岩石庇护所发现的各种不同年龄的玉米芯。学分：托马斯·哈珀
在 2020 年 12 月 14 日出版的《美国国家科学院院刊》杂志上 , Kistler 和一个国际合作团队报告了来自洪都拉斯 El Gigante 岩石庇护所的三个大约 2,000 年历史的玉米棒子的全基因组测序。对这三个基因组的分析表明，这些具有千年历史的中美洲玉米品种具有南美洲血统，并为正在出现的玉米驯化历史的复杂故事增添了新的篇章。
“我们表明，人类正在将玉米从南美洲带回墨西哥的驯化中心，”Kistler 说。 “这将提供遗传多样性的注入，可能会增加弹性或提高生产力。它还强调驯化和作物改良的过程不仅仅是直线前进。”
大约 9000 年前，人类在墨西哥开始选择性地培育玉米的野生祖先类蜀黍，但该作物的部分驯化品种分别在 1500 年和 2000 年后才到达中美洲和南美洲其他地区。
多年来，学者们的传统观念一直是玉米首先在墨西哥完全驯化，然后传播到其他地方。然而，在墨西哥发现的 5000 年历史的玉米棒仅被部分驯化后，学者们开始重新考虑这种想法是否涵盖了玉米驯化的全部故事。
然后，在 Kistler 领导的 2018 年一项具有里程碑意义的研究中，科学家们使用古老的 DNA 表明，虽然类猿驯化的第一步发生在墨西哥，但当人们第一次开始将它向南带到中美洲和南美洲时，这个过程还没有完成。在这三个地区的每一个地区，驯化和作物改良的过程都是并行的，但速度不同。
在洪都拉斯的 El Gigante 岩石庇护所发现的各种不同年龄的玉米芯。在科学家们首次在 El Gigante 岩石掩蔽处发现了一种完全驯化且高产的玉米品种后，该品种具有 4,300 年历史，一个团队在该遗址周围的考古地层中搜寻其他玉米穗轴、玉米粒或任何其他可能产生遗传物质的东西.他们还开始对该地点的一些具有 4,300 年历史的玉米样本进行测序——这是 El Gigante 最古老的作物痕迹。两年多来，该团队尝试对 30 个样本进行测序，但只有三个样本的质量适合对完整基因组进行测序。这三个可行的样本都来自最近的岩石掩蔽层——碳年代在 2,300 到 1,900 年前——揭示了洪都拉斯岩石掩蔽体的三个样本与南美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》杂志上，史密森尼国家自然历史博物馆的考古基因组学和考古植物学馆长 Logan Kistler 和一个国际合作团队报告了三个大约 2,000 人的完全测序的基因组。来自洪都拉斯 El Gigante 岩石庇护所的一岁玉米棒子。对这三个基因组的分析表明，这些具有千年历史的中美洲玉米品种具有南美洲血统，并为玉米驯化历史的新兴复杂故事增添了新的篇章。学分：托马斯·哈珀
为了深入了解这个更丰富、更复杂的驯化故事的细节，包括 Kistler 在内的一个科学家团队发现，来自中美洲 El Gigante 岩石庇护所遗址的 4,300 年历史的玉米残留物来自一个完全驯化和高产品种。
Kistler 和项目联合负责人、加州大学圣巴巴拉分校的人类学家道格拉斯肯尼特 (Douglas Kennett) 对在 El Gigante 发现完全驯化的玉米与在墨西哥发现部分驯化玉米的地方不远的地区共存感到惊讶。确定 El Gigante 玉米的原产地。
“El Gigante 岩石庇护所非常引人注目，因为它包含保存完好的植物遗骸，跨越了过去 11,000 年，”肯尼特说。 “已经确定了超过 10,000 个玉米残骸，从整个玉米棒到零碎的茎和叶。其中许多遗骸的年代较晚，但通过广泛的放射性碳研究，我们能够识别出一些可追溯到 4300 年前的遗骸。”
他们搜索了 El Gigante 岩石掩体周围的考古地层，寻找玉米穗轴、玉米粒或其他任何可能产生遗传物质的东西，该团队开始对该地点的一些 4,300 年历史的玉米样本进行测序——这是最古老的作物痕迹巨人。
两年多来，该团队尝试对 30 个样本进行测序，但只有三个样本的质量适合对完整基因组进行测序。这三个可行的样本都来自最近的岩石掩体层——碳的年代在 2,300 到 1,900 年前。
利用来自 El Gigante 的三个测序玉米基因组，研究人员对一组已发表的 121 个不同玉米品种的基因组进行了分析，其中 12 个来自古代玉米芯和种子。比较揭示了洪都拉斯岩棚和南美玉米品种的三个样本之间的遗传重叠片段。
“与南美洲的遗传联系是微妙但一致的，”奇石勒说。 “我们使用不同的方法和样品成分多次重复分析，但始终得到相同的结果。”
Kistler、Kennett 和他们在德克萨斯 A&M 大学、宾夕法尼亚州立大学以及弗朗西斯·克里克研究所和英国华威大学等合作机构的合著者假设，将这些南美品种重新引入中美洲可能已经开始在该地区开发更高产的杂交品种。
虽然结果只涵盖了大约 2000 年前的 El Gigante 玉米样品，但 Kistler 说，来自大约 4000 年历史层的玉米棒的形状和结构表明它们几乎与他和他的合著者一样多产能够排序。对 Kistler 来说，这意味着巨大的作物改良可能发生在之前，而不是在 El Gigante 分离这些考古层的 2000 年左右期间。研究小组进一步假设，可能至少在 4,300 年前引入了南美玉米品种及其基因，这可能提高了该地区玉米的生产力和玉米在当地居民饮食中的流行率肯尼特最近的一项研究发现，在更广泛的区域内。
“我们开始看到来自中美洲多项研究的数据汇合表明，在 4,700 到 4,000 年前，玉米正在成为一种生产力更高的主食作物，其饮食重要性日益增加，”Kennett 说。
结合肯尼特最近的研究，这些最新发现表明，大约 4000 年前，在中美洲的玉米驯化过程中可能发生了一些重要的事情，来自南美洲的遗传多样性可能与此有关。这一提议的时机也与中美洲第一批定居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、特奥蒂瓦坎和阿兹特克产生了伟大的文明，尽管奇石勒急忙指出这个想法仍然归于猜测。
“我们迫不及待地想深入了解 4000 年左右究竟发生了什么，”奇石勒说。 “有太多的玉米考古样本没有经过基因分析。如果我们开始测试更多这些样本，我们就可以开始回答这些挥之不去的问题，即重新引入南美品种的重要性。”
参考：Logan Kistler、Heather B. Thakar、Amber M. VanDerwarker、Alejandra Domic、Anders Bergström、Richard J. George、Thomas K. Harper、Robin G. Allaby 的“考古中美洲玉米基因组表明来自南美洲的古老基因流” ，Kenneth Hirth 和 Douglas J. Kennett，2020 年 12 月 14 日，美国国家科学院院刊 .
DOI：10.1073/pnas.2015560117
这项研究的资金和支持由史密森尼学会、国家科学基金会、宾夕法尼亚州立大学和弗朗西斯·克里克研究所提供。
