古DNA为玉米驯化早期阶段提供新见解

根据一个国际科学家小组对来自特瓦坎山谷的一种5,310岁玉米穗轴的基因组进行测序，在墨西哥中部五千多年前种植的玉米(Zea mays)在基因上与现代玉米相似，而不是现代玉米。它的狂野对应物。

科学家长期以来一直在讨论古代人如何以及为何驯化玉米，这在很大程度上是因为玉米的野生祖先 - 一种叫做teosinte的野草- 提供的营养很少。每个teosinte耳朵只产生5到12个核心，每个核心被硬壳包围，必须在进食前将其去除。

现在，对来自古代玉米穗轴的DNA的基因组规模研究使他们更接近回答这些问题。

“大约9000年前，在现代的墨西哥，人们开始收集和消费teosinte。在几千年的过程中，人为驱动的选择造成了重大的物理变化，将非生产性植物变成了现代玉米，俗称玉米，“丹麦自然历史博物馆的Nathan Wales博士说。该研究发表在Current Biology期刊上。

“我们所知道的玉米看起来与它的野生祖先如此不同，以至于几十年前科学家还没有就玉米的真正祖先达成共识。”

为了更全面地了解玉米的历史和传播，威尔士博士和共同作者描述了20世纪60年代在墨西哥特瓦坎山谷出土的5,310年玉米棒(Tehuacan162)的基因组。

威尔士博士说：“由于分解和土壤污染，考古标本经常含有高水平的细菌DNA。”

“然而，在对古老玉米棒进行基因检测时，我们惊讶地发现Tehuacan162中70%的DNA来自植物。”

古老的玉米棒没有像野生祖先那样坚硬的种皮。但是，它不到现代玉米棒的十分之一，长度不到0.8英寸(2厘米)。

此外，Tehuacan162仅生产8排玉米粒，约占现代玉米粒的一半。

这导致该团队怀疑其基因将为玉米驯化的早期阶段提供线索。

为了充分利用小样本，作者使用了尖端的古生物技术。

他们用一种旨在回收超短DNA的方法提取DNA，特别注意避免丢失任何遗传物质。

因此，他们能够准备足够的DNA用于测序，同时仍然保留足够的样品以通过放射性碳测定来确定玉米芯的精确年龄。

在逐个基因的分析中，古代样本显示许多关键基因已经通过人类选择进行了修饰，包括缺乏坚硬的种皮和开花时间的变化。

其他性状尚未被选择，包括籽粒的糖含量，并且令人惊讶的是，与从植物中分散籽粒有关的基因。

“野生植物在适当的时候自然地释放它们的种子，但人类已经改变了驯化的谷物，因此它们保留了它们的种子，因此它们可以很容易地从田地中收集，”威尔士博士说。

“发现古玉米棒具有该基因的祖先版本是出乎意料的，并鼓励进一步研究。”

“我们的研究结果为玉米及其驯化的进化史提供了丰富的信息，”科学家说。

“除了阐明玉米如何为像玛雅这样的古代文明提供膳食基础之外，这些研究还有助于理解和改善现代玉米的商业重要品系。”