Ученые Китая и США выяснили происхождение кукурузы

Новую модель происхождения современной кукурузы представили ученые США и Китая, сообщат 2 декабря издание South China Morning Post.

При этом была опровергнута общепринятая идея о том, что она была одомашнена от одного дикого родственника в Мексике.

Исследовав образцы со всего мира, команда обнаружила, что генетический вклад второго дикого растения, появившегося около 5 000 лет назад, мог стать ключевым фактором для принятия кукурузы в качестве основного зерна в Мезоамерике.

Работа, возглавляемая исследователями из Хуачжунского сельскохозяйственного университета в Ухане и Калифорнийского университета в Дэвисе, была опубликована в журнале Science в четверг.

Несмотря на то, что кукуруза является одной из самых важных основных культур во всем мире, ее точное происхождение оспаривается учеными.

По словам Джеффри Росса-Ибарры, профессора эволюции и экологии Калифорнийского университета в Дэвисе, происхождение современной кукурузы стало причиной «более чем 100-летних дебатов между археологами, генетиками и ботаниками».

По его словам, наиболее общепринятая модель, основанная на генетическом анализе, проведенном в начале века, заключается в том, что кукуруза была одомашнена в результате единичного события в определенной части Мексики.

Однако исследователи обнаружили некоторые несоответствия в этой модели, а именно: «Сорта кукурузы, которые больше всего походили на единственный низменный сорт теосинте, на самом деле происходят из высокогорных районов Мексики», — говорит Росс-Ибарра.

Это несоответствие заинтересовало его команду, которая начала выяснять, почему это могло произойти.

Команда начала находить в геномах современной кукурузы свидетельства существования второго сорта теосинте, адаптированного к центральным высокогорьям Мексики. Эта разновидность эволюционно разошлась с равнинной разновидностью до 60 000 лет назад, говорится в статье.

Первоначально они обнаружили, что этот сорт, Zea Mays subspecies Mexicana, был важен для потока генов в высокогорных районах Мексики, а гибридизация с кукурузой позволила ему приспособиться к жизни в этом регионе.

Исследователи также начали находить свидетельства существования высокогорной разновидности в других местах.

В Андах нет теосинте, поэтому он не мог внести свой вклад в развитие местных популяций кукурузы в горных районах Южной Америки, но «мы все равно нашли его там», — говорит Росс-Ибарра.

По его словам, генетические свидетельства мексиканского сорта были найдены «абсолютно везде».

Чтобы объяснить полученные результаты, команда придумала новую модель происхождения современной кукурузы, которая объясняет, почему гены мексиканской культуры встречаются в кукурузе по всему миру.

Согласно этой модели, через 4 000 лет после того, как кукурузу начали одомашнивать, она гибридизировалась с мексиканским сортом. После этого события она распространилась по всей Америке, «либо вытесняя, либо гибридизируясь с ранее существовавшими популяциями кукурузы», говорится в статье.

Эта модель согласуется как с археологическими данными, так и с результатами генетического анализа, который показал, что гены мексиканца были «повсеместно распространены» в образцах кукурузы, говорится в статье.

Команда проанализировала более тысячи геномов кукурузы из Америки и Китая, включая около 300 новых секвенированных традиционных сортов.

В сотнях геномов они обнаружили, что в среднем мексиканские гены составляют от 15% до 25% родословной образцов.

Мексиканский сорт вносит вклад в 25% генетических вариаций по количеству зерен в ряду, 15% по высоте растений и 10% по времени цветения в среднем, говорится в статье.

Хотя команда не смогла определить конкретные признаки современной кукурузы, которые являются прямым следствием генов Mexicana, Росс-Ибарра сказал, что эти гены могли способствовать развитию определенных признаков кукурузы, которые сделали ее более жизнеспособной в качестве основной культуры.

Но эта модель также вызывает дополнительные вопросы, например, как она распространилась по Америке.

Для этого требовалось «либо перемещение людей, которые приносили с собой кукурузу, либо торговля между группами», — говорит Росс-Ибарра.

В настоящее время команда не может ответить на этот вопрос, но продолжит его изучение вместе с генетиками человека и археологами, чтобы изучить «кукурузу и человека как единую систему».

Как только мы одомашнили культуру, чтобы она соответствовала нашим потребностям, «мы не склонны думать о диких родственниках культур как о чем-то особенно полезном», — говорит Росс-Ибарра.

Но эти дикие сорта вносят генетический вклад, который помогает растениям адаптироваться, поэтому их дикие генетические ресурсы могут быть использованы для выведения культур для «меняющегося климата и новых условий».

Дикие родственники могут иметь плохие генетические варианты, которые нам не нужны, и процесс их селекции может быть сложным, но все же важно сохранять это генетическое разнообразие, сказал Росс-Ибарра.