Генетики разобрались в запутанной истории одомашнивания кукурузы

Растения кукурузы с мужскими и женским соцветиями. Рисунок из Атласа медицинских растений Кёлера, 1897.

Franz Eugen Köhler

Путь кукурузы к одомашниванию оказался дольше, чем считали исследователи, говорится в Science. Как показали авторы статьи, кукуруза, вероятно, была одомашнена однажды, в Центральной Америке и ее достаточно быстро перевезли на север и на юг. Но потом ее «доводили до ума» и проводили дополнительную селекцию непосредственно в Южной и Северной Америке. Кроме того, в Южную Америку кукуруза попадала дважды.

До недавнего времени исследователи считали, что кукурузу одомашнили около десяти тысяч лет назад на юге современной Мексики. Ее предком, предположительно, было местное растение теосинте. Из Мексики она попала на юг Северной Америки и в Южную (в Анды и Амазонию). Судя по археологическим доказательствам, кукуруза появилась на юго-западе Соединенных Штатов примерно четыре тысячи лет назад. В Панаме ее начали выращивать около 7,5 тысяч лет назад, а 6,3–6,5 тысяч лет назад кукуруза добралась до Анд и северо-запада Амазонии.

Но два года назад генетики исследовали геном кукурузы, которую около 5,3 тысяч лет назад выращивали на территории современной Мексики, и обнаружили, что она была одомашнена только частично. В геноме присутствовали варианты генов, характерные как для культурного растения, так и для дикого. При этом в Южной Америке одомашненную кукурузу уже выращивали за тысячу лет до этого.

Чтобы соотнести археоботанические и генетические доказательства между собой, ученые из семи стран под руководством Логана Кистлера (Logan Kistler) из Национального музея естественной истории в Вашингтоне сделали сравнительный анализ геномов 40 местных сортов кукурузы и девяти древних растений из Южной Америки. В качестве референтных геномов они взяли 70 уже опубликованных геномов современных и древних образцов кукурузы и теосинте.

Исследователи обнаружили несколько генетических линий кукурузы. Четыре из них встречались только в одном регионе — на юге Северной Америки, Андах, Амазонии и Центральной Америке. А пятая, «панамериканская», была распространена на юге Мексики и в Южной Америки. Из этих результатов и археоботанических данных исследователи сделали вывод, что, по-видимому, одомашнивание кукурузы произошло только однажды. Вскоре после этого частично одомашненное растение привезли на север и юг и уже там селекция продолжилась. Впоследствии культурная кукуруза еще раз попала из Центральной в Южную Америку — об этом свидетельствует «панамериканский» генетический кластер.

Авторы сопоставили генетические, археоботанические и лингвистические доказательства, и пришли к выводу, что из Центральной Америки около 6,5 тысяч лет назад частично одомашненную кукурузу привезли на северо-запад Амазонии. А оттуда, после дополнительной селекции растение попало в Анды, а затем, около 4,3 тысяч лет назад, в восточную часть Амазонии. Древние сорта кукурузы, распространенные в Бразилии, оказались генетически похожи на растения, которые выращивали в Андах, недалеко от северо-западных районов Амазонии. А слово, обозначающее кукурузу, пришло в языки, на которых говорят жители бразильской саванны и Атлантического побережья страны из языков индейцев араваков, которые предположительно, появились на северо-западе континента.

Ранее американские биологи нашли мутацию, которая, возможно, ответственна за ключевое отличие кукурузы и ее дикого предка. Зерна теосинте, в отличие от кукурузных, покрыты защитной оболочкой, и если ее снять, початок рассыпается. Это усложняет обработку колосьев во время сбора урожая. По-видимому, благодаря единственной мутации, кукуруза стала голозерным растением, а ее зерна прочно крепятся к центральному цветоносу.

Екатерина Русакова

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.