墨西哥类蜀黍是玉米的祖先,用这种植物做饭可不是件容易事。因为每根棒子比小拇指还短,且仅有约12个谷粒隐藏在坚硬的鞘中。然而距今约9000年前,在墨西哥和美国西南部的人们将墨西哥类蜀黍改造成为今天能养活世界亿万人口的多粒玉米,这一切展示了驯化的力量。
研究人员已经确定了几个与上述转化有关的基因。今天,两个独立的研究团队对古DNA展开研究,揭示了这些植物的基因在约5000年前的中期驯化中发生了什么。该研究揭示了遗传如何随时间发生改变,一代又一代的人如何根据其偏爱性状选择植物。
上世纪60年代人们首次开始研究玉米的驯化,当时美国考古学家Richard MacNeish挖掘了墨西哥提瓦坎谷地的洞穴。在干燥黑暗的环境中,他发现了距今约5300年前、保存完好、微小的玉米棒子。每个棒子仅有50个谷粒,而现代的玉米棒子有1000个谷粒。
约60年后,伴随着现代测序工具的问世,遗传学家Jean Philippe Vielle-Calzada和同事,试图找出古代驯化者无意中选择了哪些基因。因为担心MacNeish的标本受到操作或保存不当的破坏,Vielle-Calzada研究团队重回提瓦坎谷地的洞穴。
研究团队在圣马科斯洞穴发现了距今5000年前的新样本。他们对3根玉米棒子使用鸟枪法测序,提取了DNA,并将其分割为小片段进行测序。计算机软件随后将这些DNA片段重组起来,重建了超过35%的古玉米基因组。
Vielle-Calzada团队确定了8个影响关键性状的基因。这些玉米棒子携带了tb1和bt2的现代变体。但是这些玉米棒子还携带tga1的墨西哥类蜀黍变体,这表明只是部分驯化。
与此同时,考古学家Nathan Wales和同事发现了MacNeish的原始样本。他们用鸟枪法对这个5300岁的名为Tehuacan162的玉米棒子的基因组进行了测序研究。
Wales团队能够对这根玉米棒子21%的基因组进行测序。结果证实并补充了Vielle-Calzada团队的发现。这个来自博物馆的玉米棒子同样携带了td1和bt2的现代变体。但是Tehuacan162还携带了tga1基因的更现代变体。Wales团队还发现一个墨西哥类蜀黍基因——zagl1。研究人员表示,这些差异可能反映了Tehuacan162来自不同的玉米种群,表明驯化仍在山谷中进行。