Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Американские корни

На родине злака, в Америке, генетические исследования помогли не только определить дату окультуривания кукурузы, но и установить «личность» ее диких предков, а также сколько раз и где именно данное растение было введено в культуру. Кукуруза относится к подвиду Zea mays mays; вышестоящий вид включает в себя еще три подвида, все дикорастущие и более широко известные под названием теосинте, происходящим из языка ацтеков в Гватемале. Ацтеки почитали кукурузу, которую олицетворяли богиня Чикомекоатль и бог Сентеотль.
Все три разновидности теосинте – Zea mays huehuetenangensis, Zea mays mexicana и Zea mays parviglumis – растут в дикой природе в Гватемале и Мексике. И, хотя теосинте значительно отличается от культурного родственника, кукуруза свободно скрещивается со всеми дикорастущими разновидностями. Если представить эволюцию в виде ветвящегося дерева, скорее всего, один из кузенов окажется ближе к культурной кукурузе, чем остальные, и, возможно, именно он – выживший дикорастущий потомок начальной популяции, давшей рождение новой культуре.
По результатам анализа ферментов кукурузы и теосинте было выдвинуто предположение о том, что один из подвидов теосинте действительно является более близким родственником кукурузы. Проведенное в 2002 году крупное генетическое исследование подтвердило эту гипотезу. Изучив всего 264 образца кукурузы и трех разновидностей теосинте, генетики установили, что однолетний мексиканский подвид теосинте Zea mays parviglumis наиболее генетически близок к культурной кукурузе.
Поскольку в исследовании был задействован большой объем данных об американских популяциях кукурузы – 193 образца из 264 представляли культурную кукурузу, – ученые смогли также провести филогенетическое исследование и построить родословное древо для культуры. Все разновидности кукурузы, от привыкших к умеренным широтам сортов типа Northern Flint до тропических сортов из Колумбии, Венесуэлы и стран Карибского бассейна, сошлись в одной точке в прошлом, имели один общий корень. Получается, кукуруза была окультурена однократно. Или же если ее все-таки окультуривали несколько раз, то лишь одна культурная разновидность дожила до наших дней. Корень филогенетического дерева уходил в мексиканскую почву. Однако определить конкретное место первого появления культуры оказалось непросто. Наиболее простая форма культурной кукурузы на филогенетическом древе произрастает в горных районах Мексики. Но самый близкий ее дикорастущий родственник предпочитает низины – это Zea mays parviglumis из долины реки Бальсас в Мексике, так называемое теосинте Бальсас.
На момент появления этих данных генетического анализа первые следы кукурузы в археологических памятниках – в виде целых стержней початков – были найдены в горных районах Мексики, и их возраст оценивался в 6200 лет. Получается, либо теосинте Бальсас перенесли в горы и стали там возделывать, либо сначала растение окультурили в долинах, а потом оно распространилось и на возвышенностях.
За 9000 лет климат и условия окружающей среды значительно изменились, и виды должны были соответственно приспосабливаться. Однако, с учетом новых данных генетического анализа и информации о том, какой дикорастущий вид является ближайшим родственником кукурузы, археологи были убеждены, что стоит подробнее изучить долину реки Бальсас. Поэтому они начали прочесывать район в поисках следов древнего земледелия. Необходимо было найти признаки, которые позволили бы четко разграничить дикорастущие и культурные подвиды.
В начале роста теосинте довольно трудно отличить от его культурного родственника, поэтому прополка кукурузных полей – поистине неблагодарное занятие. Но по мере созревания внешний вид теосинте меняется. Каждое растение имеет форму куста с ветвящимися стеблями, в то время как у кукурузы вырастает единственный высокий стебель. Початки у теосинте простые, маленького размера, с неровным рядом из десятка зерен, прикрепленных к центральному стержню. По сравнению с ними початки культурной кукурузы крупные, набитые сотнями зерен. Сами зерна у теосинте небольшие, и каждое заключено в жесткую оболочку (капсулу), тогда как зерна кукурузы крупные и без твердой оболочки. Более того, как и у пшеницы однозернянки, зерна теосинте осыпаются при вызревании, а зерна кукурузы остаются надежно прикрепленными к центральному стержню. Генетики смогли определить несколько генов, мутации в которых привели к существующим различиям между теосинте и кукурузой по таким признакам, как ветвление стебля, размер зерен, наличие твердой оболочки и осыпание зерна. Все это, конечно, прекрасно, но степень сохранности растительных останков в низменностях тропических широт оставляет желать лучшего, и археологи не надеялись отыскать целые растения, целые стержни кукурузного початка или даже целые зерна. Вместо этого они обращали внимание на более мелкие части растений: фитолиты и крахмальные зерна. Фитолиты богаты кремнием и потому очень устойчивы к разрушению, а это означает, что даже в тропическом климате они могут сохраняться в течение долгого времени. И, к счастью ученых, и фитолиты, и крахмальные зерна кукурузы и теосинте значительно отличаются друг от друга.
Первые микроскопические следы древней кукурузы обнаружились в отложениях осадочной породы на дне озер долины реки Бальсас. После этого археологи раскопали четыре доисторических скальных убежища в этом районе и в одном из них, под названием Шиуатоштла, были найдены ценные первые свидетельства существования кукурузы. На каменных орудиях из этой пещеры – в слое возрастом 8700 лет – в трещинах и неровностях были обнаружены характерные зерна кукурузного крахмала. Кроме этого, на орудиях, а также в образцах осадочной породы с внутренней поверхности пещеры, были и фитолиты кукурузы.
По фитолитам удалось узнать дополнительные подробности о том, как древние мексиканцы употребляли кукурузу. В частности, ранее ученые предполагали, что кукурузу могли выращивать из-за ее стеблей. Жесткая защитная оболочка зерен теосинте портила их вкус, а вот сахарную мякоть стебля вполне можно было употреблять в пищу или даже использовать для приготовления ферментированного напитка – что-то вроде рома из теосинте. Фитолиты, содержащиеся в стебле и стержне початка кукурузы, отличаются друг от друга, и при изучении образцов из пещеры Шиуатоштла ученые обнаружили множество фитолитов из стержней, а вот фитолиты из стеблей отсутствовали. Получается, первых местных земледельцев привлекало прежде всего зерно кукурузы, по крайней мере в данном районе. Более того, зерна, по всей видимости, уже подверглись генетическим изменениям, связанным с введением растения в культуру, и избавились от жесткой оболочки, поскольку фитолитов из таких оболочек обнаружено не было. Другие археологические памятники на территории Панамы, возрастом от 6000 до 7000 лет (4000–5000 годы до н.э.) представляют похожую картину: люди использовали в пищу початки, а не стебли. Возможно, охотники-собиратели сначала действительно ели сахарные стебли, а не зерна, а после выведения культуры, когда растение уже несколько изменилось, переключились на початки. Но также возможно, что употреблять в пищу зерна теосинте не составляло такой уж трудности. В размоченном или перемолотом виде они вполне съедобны, и некоторые мексиканские фермеры и по сей день используют зерна теосинте на корм скоту.
Эта находка – следы древней кукурузы в сезонном тропическом лесу в мексиканских низменностях – имеет большое значение. Теперь ученым известно, что кукурузу стали выращивать на два с половиной тысячелетия раньше, чем появились те свидетельства, которые используют для обоснования теории о том, что данное растение было введено в культуру в горных районах. Новая версия происхождения кукурузы также более логична: теосинте Бальсас, ее ближайший дикорастущий родственник, в естественной среде встречается в низинах, а не на склонах гор.
Но после всех изысканий остается важнейший вопрос. Начиная с 1493 года эта культура американского происхождения молниеносно распространилась по свету, поселившись в самых разных климатических условиях, даже в самых негостеприимных уголках планеты. Мировой успех кукурузе обеспечила ее исключительная изменчивость, но откуда появилось это изумительное многообразие, если у этого растения был единственный источник происхождения – в низинах юго-западной части Мексики?
Показать оглавление

Комментариев: 0

Оставить комментарий