Mais er en av verdens viktigste avlinger. Vi spretter den ikke bare og knasker på kobben; mais kan gjøres om til mel og sirup, det mates til husdyr, det omdannes til etanol og det kan til og med brukes til å lage plast. Mellom 2016 og 2017 ble det produsert rundt en milliard tonn mais rundt om i verden, og korn gir mer enn seks prosent av all matkalorier for mennesker.
Historien om denne ydmyke, men allikevel hendige stivelsen begynner for tusenvis av år siden i Mexico, med domestisering av et gammelt gress som heter teosinte. Men ifølge en ny studie publisert i Science, kan banen til teosinte's utvikling til det gyldne kornet vi kjenner i dag være mer sammensatt enn forskere tidligere trodde.
Den ofte aksepterte teorien for mais, skjedde i Balsas River Valley i det sørlige Mexico. For rundt 9000 år siden begynte de tidlige bøndene i denne regionen å velge fordelaktige trekk ved teosinte, som ser veldig annerledes ut enn moderne mais og ikke er særlig velsmakende; cob er liten og de få kjernene er omgitt av et tøft foringsrør. Men med menneskelig inngripen utviklet teosinte seg til velsmakende, ømme korn, som deretter ble ført til andre deler av Amerika. Innen den europeiske koloniseringen på 1400-tallet var korn en viktig matkilde i mange deler av regionen.
Logan Kistler, den nye studiens hovedforfatter og kurator for arkeoboti og arkeogenomikk ved Smithsonian National Museum of Natural History, sier at ifølge denne teorien skjedde genstrømmen fra vill teosinte fremdeles i noen domestiserte korn, men "i en større, evolusjonær viktig måte, genet flyter mer eller mindre stoppet i den felles stamfaren til all mais. "
Nyere avsløringer fikk Kistler og hans kolleger imidlertid til å revurdere denne ideen. I 2016 analyserte to uavhengige forskergrupper DNA fra 5000 år gamle maiskolber fra en hule i Mexico, og fant ut at den eldgamle maisen fortsatt var midt i domestiseringsprosessen. Cobs hadde noen gener assosiert med teosinte, dikterer ting som frø spredning og stivelse produksjon, og andre gener som er karakteristiske for domestisert mais, som varianter som var ansvarlige for å eliminere teosintes harde ytre foringsrør.
Disse funnene var ifølge Kistler overraskende. Da kolberne havnet på gulvet i den gamle grotten, hadde mais allerede reist langt utenfor Mexico, og hadde blitt dyrket i det sørvestlige Amazonas i rundt 1500 år. Kornets evolusjonshistorie, med andre ord, så ut til å ha smittet inn i to forskjellige veier.
"Du har dette paradokset, dette misforholdet, der du allerede har dyrket mais kontinuerlig i deler av Amazonas i tusenvis av år, og da er det fremdeles ikke en gang ferdig med å bli temmet i sentrum av opprinnelsen, " forklarer Kistler. "For å forene arkeologien og genetikken ... måtte vi tenke på en ny domestiseringsmodell."
Så Kistler og hans forskere bestemte seg for å se nærmere på korn-DNA - og det de fant tyder på at mens domestiseringen av teosinte faktisk begynte i Mexico,
Vi bør ikke tenke på mais domestisering som en diskret hendelse. I stedet var kornets utvikling en lang og innviklet prosess, hvor de siste stadiene av dens domestisering skjedde mer enn en gang, mer enn ett sted.
Den nye studien analyserte genomene til mer enn 100 varianter av moderne mais, hvorav rundt 40 ble sekvensert av forskerne. Teamet så også på DNA fra 11 gamle planter. Da de kartla de genetiske forbindelsene mellom eksemplene, oppdaget forskerne flere forskjellige linjer, hver med sitt eget unike forhold til teosinte. Mest markant viste resultatene at selv om mais domestisering begynte med en eneste stor genpool i Mexico, ble kornet ført andre steder før domestiseringsprosessen var fullført.
"Vi fant i genomene bevis på at søramerikansk mais faktisk oppsto i en av disse semi-hjemlige avstamningene, " sier Kistler. "Du hadde disse parallelle evolusjonene som skjedde i forskjellige deler av Amerika, med forskjellige grupper mennesker."
Ifølge studien var det en stor bølge av "proto-corn" -bevegelse fra Mexico til Sør-Amerika. Den delvis domestiserte maisen ser ut til å ha landet i det sørvestlige Amazonas, som allerede var et hotspot for domestisering av andre planter, inkludert ris, squash og cassava. Kistler teoretiserer at mais ble tatt i bruk i jordbrukspraksis der, og ga domestiseringsprosessen en sjanse til å plukke opp der den slapp. Det er mulig, men ikke sikkert, at mais på dette nye stedet utviklet seg raskere enn mais i sentrum av domestiseringen, noe som vil forklare hvorfor de 5000 år gamle kolberne fra hulen i Mexico ser ut til å være i en mellomfase av domestisering i en tid da det allerede ble dyrket mais i Amazonas.
"Årsaken til det er at du ikke har konstant genstrøm fra den ville befolkningen ... der villmaisen i utkanten av feltet kommer til å bidra med litt pollen, " sier Kistler. "Det vil bremse effektiviteten i utvalget, og du er ikke på langt nær like effektiv til å kunne drive valg for disse trekkene."
Etter å ha ruget seg i sørvestlige Amazonas i flere tusen år, gikk maisen på farten igjen, ifølge studieforfatterne - denne gangen til det østlige Amazonas, der det vokste midt i en generell blomstrende jordbruk som arkeologer har observert i regionen.
Et annet interessant funn lå i at moderne mais fra Andesfjellene og sørvestlige Amazonas er nært beslektet med mais som er dyrket i det østlige Brasil, noe som peker på en annen bevegelse østover. Dette stemmer overens med arkeologiske bevis - for eksempel spredningen av keramiske tradisjoner, for eksempel - noe som antyder at folk i Amerika begynte å ekspandere mot øst for rundt 1000 år siden, ifølge Kistler. I dag bruker faktisk folk som snakker makro-Jê-språk i nærheten av Brasils atlantiske kyst, et urbefolkning, amasonisk ord for "mais."
Delene av dette genetiske puslespillet passet ikke tydelig sammen med det første. Kistler sa at de genomiske dataene han og hans forskere samlet inn var "virkelig forvirrende i lang tid."
"Vi kunne ikke lage hoder eller haler av det vi så før vi begynte å snakke med språklige eksperter, paleoekologer og arkeologer, " utdyper han. "Så klikket det."
Noen avsløringer ble til ved lykkelig tilfeldighet. Mens Kistler presenterte en tidlig versjon av funnene sine i Brasil i fjor, var Flaviane Malaquias Costa, doktorgradsstudent ved University of São Paulo, blant publikum. Hun påpekte at Kistlers genetiske kart bar bemerkelsesverdig lik distribusjon av et amasonisk ord for mais. Senere hjalp Jonas Gregorio de Souza og Eduardo Ribeiro, forskere ved henholdsvis University of Exeter og Museum of Natural History, ytterligere å knytte denne språklige trenden til landskapet.
Teamets kollektive arbeid "legger bra ut en eksplisitt modell der mais fortsatte å utvikle seg etter at det ankom Sør-Amerika, " sier Jeffrey Ross-Ibarra, planteforsker ved University of California, Davis, som studerer evolusjonsgenetikken til mais og teosinte, men var ikke involvert i denne studien. "Selv om det ikke er en annen domestisering i seg selv, fremhever det at søramerikansk mais har gjennomgått en betydelig tilpasningsgrad noe uavhengig av mais i Mexico."
For Michael Blake, en antropolog ved University of British Columbia hvis forskning fokuserer på opprinnelse og spredning av jordbruk, er studiens sekvensering av ni arkeologiske planter spesielt spennende. "Vi har ennå ikke hatt veldig mange gode kontekster [i Sør-Amerika] der vi kan få gode prøver av arkeologiske maiser som er pålitelig datert og ... godt nok bevart til at de kan gi genetiske bevis, " sier han.
Men Blake bemerker også at disse eldgamle prøvene bare var rundt 1000 år gamle, noe som er "ganske sent i utviklingen av mais." Det er veldig få arkeologiske maisprøver fra Sør-Amerika som dateres til for fem eller seks tusen år siden, noe som gjør det vanskelig for å få et fullstendig bilde av kornet som ble ført ut av Mexico.
"Den genetiske karakteriseringen i seg selv forteller kanskje ikke så mye om morfologien [eller plantenes form og struktur], fordi vi ikke vet nøyaktig hva koblingene er mellom aspekter av morfologien og genene i seg selv, " forklarer Blake.
Kistler erkjenner at det ville være "veldig hyggelig" å ha så gamle bevis fra Sør-Amerika, men han tenker også på fremtiden. Det er viktig å forstå hvordan korn har tilpasset seg nye miljøer i fortiden fordi kornet fortsetter å være en viktig matskilde i dag, sier Kistler. Domestiseringen av mais har hittil vært så vellykket fordi et symbiotisk forhold mellom mennesker og planten har blomstret i årtusener; ved å dyrke mais fikk mennesker en pålitelig matkilde og mais ble regelmessig sådd i et næringsrikt miljø.
Vårt raskt skiftende klima er imidlertid "litt oppvekst i forholdet, " forklarer Kistler. "Så det er enda viktigere å tenke på biologisk mangfold og hvor tilpasningsevnen kommer fra når matproduksjonssystemet vårt begynner å svare dårlig på endrede klimakarakteristikker på høyt nivå."
