«Около 9000 лет назад в современной Мексике люди начали собирать и употреблять теозинте, дикую траву», — говорит Натан Уэльс из Музея естественной истории Дании. «В течение нескольких тысяч лет человеческий отбор вызвал серьезные физические изменения, превратив непродуктивное растение в современную кукурузу, широко известную как кукуруза. Кукуруза, которую мы знаем, настолько отличается от своего дикого предка, что пару десятилетий назад ученые не пришли к единому мнению относительно истинного предка кукурузы ».
Чтобы лучше понять историю одомашнивания самого производимого в мире урожая, Уэльс и его коллеги, в том числе Джазмин Рамос-Мадригал, секвенировали геном 5310-летнего початка кукурузы из центральной Мексики. Початок, известный как Теуакан162, был извлечен из пещеры в долине Теуакан в 1960-х годах во время крупной археологической экспедиции под руководством Ричарда МакНейша.
К счастью, музей Роберта С. Пибоди в Андовере, штат Массачусетс, на протяжении десятилетий превосходно заботился о древнем образце кукурузы — одном из пяти старейших известных в мире. Уэльс объясняет, что этот конкретный початок и ДНК в нем были необычайно хорошо сохранились.«Археологические образцы часто имеют высокий уровень бактериальной ДНК из-за разложения и загрязнения почвы», — говорит он. «Однако во время генетического тестирования древних початков мы были удивлены, обнаружив, что 70 процентов ДНК початков Tehuacan162 были получены из растений!» Большинство других древних образцов содержат менее 10 процентов ДНК растений.
У Tehuacan162 не было твердой оболочки семян, как у его дикого предка. Но древний початок составляет менее одной десятой размера современного початка, а его длина составляет менее двух сантиметров.
Кроме того, древний початок давал только восемь рядов зерен, что примерно вдвое меньше, чем у современной кукурузы. Это заставило исследователей подозревать, что его гены могут дать ключ к разгадке ранних стадий одомашнивания кукурузы.
Чтобы извлечь максимальную пользу из небольшой выборки, Уэльс и Рамос-Мадригал использовали передовые палеогеномные методы. Они извлекли ДНК методом, разработанным для восстановления ультракороткой ДНК, уделяя особое внимание тому, чтобы не потерять какой-либо генетический материал. В результате исследователи смогли подготовить достаточное количество ДНК для секвенирования, сохранив при этом достаточное количество образца, чтобы определить точный возраст початка с помощью радиоуглеродного датирования.
По словам исследователей, новые данные представляют собой информативный снимок 10 000-летней истории эволюции кукурузы и ее одомашнивания. Исследователи говорят, что помимо выяснения того, как кукуруза обеспечивала основу питания древних цивилизаций, таких как майя, такие исследования также могут помочь в понимании и улучшении коммерчески важных линий современной кукурузы.
«Это только начало истории», — говорит Рамос-Мадригал. «Люди распространили кукурузу в Америке очень быстро и очень успешно. Мы хотим знать, как люди распространили ее, по каким маршрутам они пошли и как кукуруза адаптировалась к таким разнообразным средам».