Jagung adalah salah satu tanaman yang paling penting di dunia. Kami tidak hanya pop dan mengunyahnya pada tongkol; jagung boleh dijadikan tepung dan sirap, ia diberi makan kepada ternakan, ia berubah menjadi etanol dan ia juga boleh digunakan untuk membuat plastik. Antara 2016 dan 2017, kira-kira satu bilion tan jagung dihasilkan di seluruh dunia, dan jagung menghasilkan lebih daripada enam peratus daripada semua kalori makanan untuk manusia.
Kisah kanji yang sederhana namun berguna ini bermula ribuan tahun yang lalu di Mexico, dengan pengambilan rumput kuno yang dipanggil teosinte. Tetapi menurut satu kajian baru yang diterbitkan dalam Sains, trajektori evolusi teosinte ke dalam bijirin emas yang kita ketahui hari ini mungkin lebih rumit daripada ahli sains sebelum ini.
Penggalakan jagung, teori yang lazim diterima, berlaku di Lembah Sungai Balsas di selatan-tengah Mexico. Sekitar 9, 000 tahun yang lalu, petani awal di rantau ini mula memilih untuk ciri-ciri yang menguntungkan teosinte, yang kelihatan sangat berbeza dengan jagung moden dan tidak begitu menarik; tongkolnya kecil dan biji sedikitnya dikelilingi oleh sarung yang sukar. Tetapi dengan intervensi manusia, teosinte berkembang menjadi jagung yang lembut, lembut, yang kemudian dibawa ke bahagian lain di Amerika. Pada masa penjajahan Eropah pada abad ke-15, jagung merupakan sumber makanan utama di seluruh rantau ini.
Logan Kistler, pengarang utama penyelidik dan kurator arkeobotani dan arkeogenomik di Smithsonian National Museum of Natural History, mengatakan bahawa menurut teori ini, aliran gen dari teosinte liar masih berlaku di beberapa jagung buatan, tetapi "dalam major, evolusioner cara yang penting, aliran gen lebih kurang berhenti di nenek moyang biasa semua jagung. "
Walau bagaimanapun, pengumuman baru-baru ini mendorong Kistler dan rakan-rakannya untuk memikirkan semula idea ini. Pada tahun 2016, dua kumpulan penyelidikan bebas menganalisis DNA cobs jagung berusia 5, 000 tahun dari sebuah gua di Mexico, dan mendapati bahawa jagung kuno masih berada di tengah-tengah proses pembebasan. Tongkol mempunyai beberapa gen yang berkaitan dengan teosinte, yang menentukan perkara-perkara seperti penyebaran benih dan pengeluaran kanji, dan gen lain ciri-ciri jagung yang dijinakkan, seperti varian yang bertanggungjawab untuk menghapuskan sarung luar keras teosinte.
Penemuan ini, menurut Kistler, mengejutkan. Pada saat gergasi berakhir di lantai gua purba, jagung telah mengembara jauh di luar Mexico, dan telah ditanam di Amazon barat daya selama sekitar 1, 500 tahun. Kisah evolusi bijirin, dalam erti kata lain, nampaknya telah dibelah dua jalan yang berlainan.
"Anda mempunyai paradoks ini, ketidakcocokan ini, di mana anda sudah mempunyai jagung yang terus ditanam di bahagian-bahagian Amazon selama beribu-ribu tahun, dan kemudian ia masih belum selesai dijinakkan di pusat asal, " jelas Kistler. "Untuk mendamaikan arkeologi dan genetik ... kita harus memikirkan model pembebasan baru."
Oleh itu, Kistler dan rakan-rakan penyelidiknya memutuskan untuk melihat dengan lebih dekat DNA jagung-dan apa yang mereka dapati menunjukkan bahawa sementara pembentukan teosinte memang bermula di Mexico,
Kita tidak boleh memikirkan pembahagian jagung sebagai peristiwa yang diskret. Sebaliknya, evolusi bijirin adalah proses yang panjang dan rumit, dengan tahap akhir pembentukannya terjadi lebih dari sekali, di lebih dari satu tempat.
Kajian baru menganalisis genom lebih daripada 100 jenis jagung moden, sekitar 40 daripadanya disusun oleh penyelidik. Pasukan itu juga melihat DNA 11 tanaman kuno. Apabila mereka memetakan hubungan genetik antara spesimen, para penyelidik menemui beberapa garis ketara yang berbeza, masing-masing dengan hubungan unik mereka sendiri dengan teosinte. Paling ketara, hasilnya mendedahkan bahawa walaupun pengambilan jagung bermula dengan satu-satunya kolam gen besar di Mexico, biji-bijian itu dibawa ke tempat lain sebelum proses pembebasan selesai.
"Kami mendapati dalam genom bukti bahawa jagung Amerika Selatan sebenarnya berasal dalam salah satu garis keturunan separuh domestik, " kata Kistler. "Anda mempunyai evolusi yang sejajar yang berlaku di pelbagai bahagian di Amerika, dengan kumpulan yang berbeza."
Terdapat, menurut kajian itu, gelombang utama "proto-jagung" pergerakan dari Mexico ke Amerika Selatan. Jagung sebahagiannya nampaknya telah mendarat di Amazon barat daya, yang sudah menjadi titik panas untuk pembiakan tumbuhan lain, termasuk beras, labu dan ubi kayu. Kistler menegaskan bahawa jagung telah diterima pakai ke dalam amalan pertanian di sana, memberikan proses pendaratan peluang untuk mengambil di mana ia berhenti. Mungkin, walaupun tidak pasti, jagung di lokasi baru ini berkembang dengan lebih cepat daripada jagung di pusat penjajahan, yang akan menjelaskan mengapa anak ayam berusia 5, 000 tahun dari gua di Mexico nampaknya berada dalam fasa pengantara domestikasi pada masa jagung telah ditanam di Amazon.
"Alasannya ialah anda tidak mempunyai aliran gen yang tetap dari populasi liar ... di mana jagung liar di pinggir padang akan menyumbang beberapa debunga, " kata Kistler. "Itu akan memperlahankan kecekapan pemilihan, dan anda tidak semestinya akan dapat memacu pemilihan untuk ciri-ciri tersebut."
Selepas mengerumun di Amazon barat daya selama beberapa ribu tahun, jagung bergerak lagi, menurut penulis kajian-kali ini ke Amazon timur, di mana ia berkembang di tengah-tengah pertanian berkembang pesat yang telah diperhatikan oleh ahli arkeologi di rantau ini.
Satu lagi penemuan menarik terletak pada hakikat bahawa jagung moden dari Andes dan Amazon barat daya berkait rapat dengan jagung yang ditanam di Brazil timur, yang menunjukkan pergerakan lain ke timur. Ini sejajar dengan bukti arkeologi-seperti penyebaran tradisi seramik, misalnya-menunjukkan bahawa orang-orang di Amerika mula berkembang ke timur sekitar 1, 000 tahun yang lalu, menurut Kistler. Hari ini, sebenarnya, orang yang bercakap mengenai bahasa Macro-Jê berhampiran pesisir Atlantik Brazil menggunakan perkataan Amazon untuk "jagung".
Potongan teka-teki genetik ini tidak sepadan dengan jelas pada mulanya. Kistler berkata bahawa data genomik beliau dan rakan-rakan penyelidiknya yang dikumpul adalah "benar-benar mengelirukan untuk masa yang lama."
"Kami tidak dapat membuat kepala atau ekor daripada apa yang kita lihat sehingga kita mula bercakap dengan pakar linguistik, paleoecologists dan arkeolog, " katanya. "Kemudian ia diklik."
Beberapa wahyu datang dengan kebetulan gembira. Sementara Kistler mempersembahkan versi awal penemuannya di Brazil tahun lalu, Flaviane Malaquias Costa, seorang pelajar PhD di University of São Paulo, berada di khalayak ramai. Dia menegaskan bahawa peta genetik Kistler mempunyai persamaan yang luar biasa dengan pengedaran perkataan Amazon untuk jagung. Kemudian, Jonas Gregorio de Souza dan Eduardo Ribeiro, penyelidik di University of Exeter dan Muzium Sejarah Alam, masing-masing, membantu menghubungkan lagi aliran linguistik ini ke landskap.
Kerja kolektif pasukan itu "dengan baik meletakkan model eksplisit di mana jagung terus berkembang setelah ia tiba di Amerika Selatan, " kata Jeffrey Ross-Ibarra, seorang saintis tumbuhan di University of California, Davis, yang mengkaji genetik evolusi jagung dan teosinte, tetapi tidak terlibat dalam kajian ini. "Walaupun bukan pengganti kedua, ia menyerlahkan bahawa jagung Amerika Selatan telah mengalami banyak penyesuaian agak bebas daripada jagung di Mexico."
Bagi Michael Blake, ahli antropologi di Universiti British Columbia yang penyelidikannya memberi tumpuan kepada asal usul dan penyebaran pertanian, penjujukan sembilan arkeologi penyelidikan ini amat menarik. "Kami masih belum mempunyai banyak konteks yang baik [di Amerika Selatan] di mana kita boleh mendapatkan sampel jagung arkeologi yang baik yang boleh bertarikh dan ... cukup baik untuk mengekalkan bukti genetik, " katanya.
Tetapi Blake juga menyatakan bahawa sampel purba ini hanya berusia sekitar 1, 000 tahun, yang "terlambat dalam evolusi jagung." Terdapat sedikit sampel jagung arkeologi dari Amerika Selatan yang berusia lima atau enam ribu tahun yang lalu, yang menjadikannya sukar untuk mendapatkan gambaran lengkap mengenai bijirin yang dijalankan dari Mexico.
"Pengekalan genetik itu sendiri tidak boleh memberitahu kita tentang morfologi [atau bentuk dan struktur tumbuhan] kerana kita tidak tahu dengan tepat apa hubungan antara aspek morfologi dan gen itu sendiri, " jelas Blake.
Kistler mengakui bahawa ia akan menjadi "benar-benar baik" untuk mempunyai bukti lama dari Amerika Selatan, tetapi dia juga berfikir tentang masa depan. Penting untuk memahami bagaimana jagung disesuaikan dengan persekitaran baru pada masa lalu kerana bijirin terus menjadi sumber makanan penting hari ini, kata Kistler. Pengekalan jagung kini telah berjaya kerana hubungan simbiotik antara manusia dan tumbuhan telah berkembang untuk milenium; dengan menanam jagung, manusia mendapat sumber makanan yang boleh dipercayai dan jagung secara teratur ditanam dalam persekitaran yang kaya dengan nutrien.
Walau bagaimanapun, iklim yang kami beralih dengan pantas adalah "sedikit meninggikan hubungan itu, " jelas Kistler. "Oleh itu, lebih penting lagi untuk berfikir dari segi kepelbagaian biologi dan di mana kesesuaian akan datang apabila sistem pengeluaran makanan kita mula bertindak dengan teruk kepada perubahan, ciri-ciri iklim peringkat tinggi."
