Кукурудза, одна з найважливіших сільськогосподарських культур у світі, має незвичайного генетичного “батька”, який сприяв її поширенню та адаптації на Американському континенті.
Дослідження, опубліковане в журналі Science, ставить під сумнів давню теорію одомашнення рослини на території сучасної Мексики.
Зараз маїс використовується не тільки в харчовій промисловості; ми виробляємо біопаливо, корм для тварин і навіть масла для промислових об’єктів.
Але його походження вже понад століття залишається загадкою. Лише в 1930-х роках ботаніки визначили дику траву під назвою теосінте як попередника кукурудзи, помітивши схожість в будові квіток.
Однак є проблема: теосінте має кілька підвидів, що відрізняються за своєю морфологією та екологією. Тому було незрозуміло, який саме з них перезапустив еволюцію кукурудзи.
До теперішнього часу переважала теорія, згідно з якою маїс — це “перероблений” різновид parviglumis, який зустрічається в низинах південно-західної Мексики. Він був широко розповсюджений 9000 років тому.
Таку теорію підтримували археологи, бо знаходили зерна в чисельних могильниках.
Але нове дослідження, проведене групою генетиків із США та Австрії, продемонструвало, що парвіглюміс - не єдине теосинте, що сприяє еволюції домашньої рослини.
Проаналізувавши геноми майже 1000 сортів кукурудзи з усієї Америки, а також стародавні залишки культури, вчені зробили висновок, що високогірний теосінте Центральної Мексики також залишив свій слід у “прирученні” кукурудзи.
За оцінками дослідників, від 15% до 25% генів сучасного маїсу походять від мексикани, яка гібридизувалася з кукурудзою приблизно через 4000 років після першого одомашнення.
Єдиним винятком був 5500-річний качан з Перу - не мав жодних мексиканських предків. Тобто він належав до першої хвилі, яка поширилася на південь, вздовж узбережжя Тихого океану.
Друга хвиля, що несла в собі гени мексиканської кукурудзи, з'явилася близько 6000 років тому, коли піднялася у високогір'я Мексики й зіткнулася з місцевим сортом теосінте.
Потім ця гібридна кукурудза швидко поширилася по всій Центральній і Південній Америці, замінюючи або змішуючись з сортами першої хвилі.
Близько 4000 років тому вона також досягла південного заходу США, ставши родоначальником усіх сортів Північної Америки.
Дослідження також надає "набагато повнішу панораму еволюційної історії кукурудзи, впевнений співавтор Мігель Вальєбуено-Естрада, палеогеноміст з Інституту молекулярної біології рослин ім. Грегора Менделя.
"Кукурудза - результат складного і динамічного процесу одомашнення та адаптації, що включав численні події гібридизації та генного потоку".
Дослідники все ще спантеличені тим, чому гібридна кукурудза мексикана була такою успішною і широко розповсюдженою. Вони очікували, що гени рослини допоможуть їй пристосуватися до більш холодних і сухих умов високогір'я, але були здивовані, коли виявили їх також у низинних і тропічних регіонах.
"Це те, про що ніхто б не здогадався", - каже Мод Тенайон, генетик, яка вивчає кукурудзу в CNRS, національному дослідницькому агентстві Франції, та Університеті Париж-Сакле.
Науковці порівняли ознаки кукурудзи першої та другої хвилі та виявили деякі можливі переваги останньої - більші качани, більша кількість зерен і довша стійкість до денного світла.
Але дослідження не пояснює стрімке поширення гібрида мексиканської кукурудзи.
"У нас немає беззаперечної відповіді", - визнає Джеффрі Росс-Ібарра, біолог-еволюціоніст з Каліфорнійського університету в Девісі, керівник дослідження.
Багато питань і щодо часу гібридизації, яка збіглася з великими культурними змінами в Мезоамериці.
Відомо, що приблизно 4700-4000 років тому прадавні громади почали більше покладатися на кукурудзу як на основне джерело їжі та перейшли до більш осілого способу життя, заснованого на сільському господарстві.
Мексикана, скоріш за все, мала якості, які уможливили або полегшили цей перехід, - каже Росс-Ібарра.
Наприклад, кукурудза могла бути більш надійною або продуктивною, ніж маїс першої хвилі, або ж мати культурну чи символічну цінність для людей.
Зараз Росс-Ібарра співпрацює з археологами та генетиками, щоб дослідити коеволюцію та спосіб життя давніх поселень.
Дослідники також вивчили різноманітність і потенціал ще одного дикого родича кукурудзи — трипсакуму. Він належить до того ж сімейства злаків, що й кукурудза та теосінте.
Трипсакум - багаторічна універсальна рослина, характерна для рівнини та високогір'я.
Але найбільш цікаваїї особливість - здатність до апоміктичного розмноження, тобто вона виробляє насіння без запліднення, з передачею повної генетичної інформації.
А це означає, що без проведення відповідних генетичних робіт, генетичної селекції та адаптації отримати сучасний варіант кукурудзи неможливо. Як і виживання маїсу в “диких” умовах — культура абсолютно домашня, прямо не пов’язана з навколишнім середовищем.
І ми не знаємо, як вона виникла 10000-6000 років тому. Хоча й стверджуємо про її зв'язок з певними видами рослин Мезоамерики.
