Kukuruz je jedna od najvažnijih svjetskih kultura. Ne puštamo ga samo i žvačemo na kabini; kukuruz se može pretvoriti u brašno i sirup, hrani se stokom, pretvara se u etanol i može se čak koristiti za izradu plastike. Između 2016. i 2017. godine diljem svijeta proizvedeno je oko milijardu tona kukuruza, a kukuruz daje više od šest posto svih kalorija hrane za ljude.
Priča o ovom skromnom, ali priručnom škrobu počinje tisućama godina u Meksiku, pripitomljavanjem drevne trave zvane teosinte. Međutim, prema novoj studiji objavljenoj u Scienceu, putanja evolucije teosinteta u zlatno zrno kakvo danas poznajemo može biti složenija nego što su znanstvenici ranije mislili.
Udomljavanje kukuruza, prema općenito prihvaćenoj teoriji, dogodilo se u dolini rijeke Balsas na jugu Meksika. Prije otprilike 9 000 godina, rani poljoprivrednici u ovoj regiji počeli su birati povoljne osobine teosinte, koji izgleda vrlo različito od modernog kukuruza i nije osobito ukusan; kala je mala, a nekoliko jezgri okruženo je tvrdim kućištem. No, ljudskom intervencijom, teosinte se razvio u ukusan, nježni kukuruz koji je nakon toga prenošen u druge dijelove Amerike. U vrijeme europske kolonizacije u 15. stoljeću, kukuruz je bio glavni izvor hrane u mnogim dijelovima regije.
Logan Kistler, vodeći autor nove studije i kustos arheobotanike i arheogenomije u Nacionalnom muzeju prirode Smithsonian, kaže da se, prema ovoj teoriji, protok gena iz divljih teosinteta i dalje odvijao u nekom pripitomljenom kukuruzu, ali „u velikoj mjeri, evolucijski važan način, protok gena manje ili više zaustavljen u zajedničkom pretku kukuruza. "
No nedavna otkrića navela su Kistlera i njegove kolege da razmisle o ovoj ideji. Tijekom 2016. godine dvije neovisne istraživačke skupine analizirale su DNK 5000 godina starog kukuruza kukuruza iz špilje u Meksiku i otkrile da je drevni kukuruz još uvijek usred procesa pripitomljavanja. Koprive su imale gene povezane s teosintem, koji su diktirali stvari poput raspršivanja sjemena i proizvodnje škroba i druge gene karakteristične za pripitomljeni kukuruz, poput varijanti odgovornih za uklanjanje teosintevog tvrdog vanjskog kućišta.
Ti su nalazi, prema Kistlerovoj, bili iznenađujući. U trenutku kad su klipovi završili na podu drevne špilje, kukuruz je već otputovao daleko izvan Meksika, a uzgajao se na jugozapadu Amazone oko 1.500 godina. Drugim riječima, evolucijska priča o zrnu izgledala je kao da se razdvojila na dva različita putanja.
"Imate ovaj paradoks, to neslaganje, gdje već imate kukuruz koji se kontinuirano uzgaja u dijelovima Amazonije tisućama godina, a onda još uvijek nije završeno pripitomljavanjem u središtu podrijetla", objašnjava Kistler. "Da bismo uskladili arheologiju i genetiku ... morali smo razmišljati o novom modelu pripitomljavanja."
Dakle, Kistler i njegovi kolege istraživači odlučili su bliže pogledati DNK kukuruza - i ono što su otkrili sugerira da, iako je pripitomljavanje teosintea doista počelo u Meksiku,
Ne bi trebalo misliti o pripitomljavanju kukuruza kao diskretnom događaju. Umjesto toga, evolucija zrna bila je dug i isprepleten proces, pri čemu su se posljednje faze pripitomljavanja događale više puta, i to na više mjesta.
Nova studija analizirala je genome više od 100 sorti modernog kukuruza, od kojih je oko 40 sekvencionirano od strane istraživača. Tim je također pregledao DNK 11 drevnih biljaka. Kada su preslikali genetske veze između uzoraka, istraživači su otkrili nekoliko različitih rodova, svaki sa svojim jedinstvenim odnosom prema teosintetu. Najznačajnije, rezultati otkrivaju da iako je pripitomljavanje kukuruza počelo s jednim velikim genskim bazenom u Meksiku, zrno se prenijelo negdje drugdje prije nego što je završen postupak pripitomljavanja.
"Pronašli smo u genima dokaze da je kukuruz iz Južne Amerike zapravo podrijetlom unutar jedne od tih polu-domaćih vrsta", kaže Kistler. "Imali ste ove paralelne evolucije u različitim dijelovima Amerike, s različitim skupinama ljudi."
Prema studiji, došlo je do velikog vala pokreta "kukuruza" od Meksika do Južne Amerike. Čini se da je djelomično pripitomljen kukuruz sletio na jugozapadni Amazon, koji je već bio žarište za pripitomljavanje drugih biljaka, uključujući rižu, tikvicu i kasavu. Kistler teoretizira da je kukuruz usvojen u poljoprivrednim praksama, dajući tom pripitomljavanju priliku da se pokupi tamo gdje je stala. Moguće je, iako nije izvjesno, da se kukuruz na ovom novom mjestu razvijao brže od kukuruza u središtu pripitomljavanja, što bi objasnilo zašto su se petogodišnje koke iz pećine u Meksiku činile posredničkom fazom pripitomljavanja u vrijeme kad se kukuruz već uzgajao u Amazoni.
"Razlog za to je što nemate stalni protok gena iz divlje populacije ... gdje će divlji kukuruz na rubu polja pridonositi polen", kaže Kistler. "To će usporiti učinkovitost odabira, a nećete biti ni približno tako efikasni da biste mogli potaknuti izbor za te osobine."
Nakon što je inkubirala na jugozapadnoj Amazoni nekoliko tisuća godina, kukuruz je opet krenuo u pokret, prema autorima studije - ovaj put u istočni Amazon, gdje je odrastao usred općeg procvata poljoprivrede kakav su arheolozi primijetili u regiji.
Još jedno zanimljivo otkriće leži u činjenici da je moderni kukuruz iz Anda i jugozapadne Amazonije usko povezan s kukuruzom uzgojenim u istočnom Brazilu, što ukazuje na još jedno kretanje prema istoku. To se poklapa s arheološkim dokazima - poput širenja keramičkih tradicija, na primjer - sugerira da su se ljudi u Americi počeli širiti na istok prije otprilike 1.000 godina, prema Kistlerovoj. Danas zapravo ljudi koji govore makro-Jê jezike u blizini brazilske atlantske obale koriste autohtonu amazonsku riječ za "kukuruz."
Dijelovi ove genetske zagonetke u početku se nisu dobro slagali. Kistler je rekao da su genski podaci koje su prikupili on i njegovi kolege istraživači "dugo vremena zbunjujući."
"Nismo mogli napraviti glave ili repove onoga što smo vidjeli sve dok nismo počeli razgovarati s jezičnim stručnjacima, paleoekolozima i arheolozima", objašnjava on. "Zatim je kliknuo."
Neka otkrivenja nastala su sretnom slučajnošću. Dok je Kistler predstavljao ranu verziju svojih saznanja prošle godine u Brazilu, u publici je bio Flaviane Malaquias Costa, doktorski student na Sveučilištu u São Paulu. Ona je istaknula da Kistlerova genetska karta ima izvanrednu sličnost s distribucijom amazonske riječi za kukuruz. Kasnije su Jonas Gregorio de Souza i Eduardo Ribeiro, istraživači Sveučilišta u Exeteru i Prirodoslovnog muzeja, pomogli u daljnjem povezivanju ovog jezičnog trenda s krajolikom.
Skupni rad tima „lijepo postavlja jasan model u kojem je kukuruz nastavio da se razvija i nakon što je stigao u Južnu Ameriku“, kaže Jeffrey Ross-Ibarra, biljni znanstvenik sa Kalifornijskog sveučilišta u Davisu, koji proučava evolucijsku genetiku kukuruza i teosinte, ali nije bio uključen u ovu studiju. „Iako nije drugo pripitomljavanje, samo po sebi, to naglašava da je kukuruz u Južnoj Americi prošao znatnu prilagodbu, pomalo neovisno o kukuruzu u Meksiku.“
Za Michaela Blakea, antropologa sa Sveučilišta u Britanskoj Kolumbiji, čije se istraživanje usredotočuje na podrijetlo i širenje poljoprivrede, slijedom istraživanja devet arheoloških biljaka posebno je uzbudljivo. "Još nismo imali jako dobar kontekst [u Južnoj Americi] gdje možemo dobiti dobre uzorke arheološkog kukuruza koji su pouzdano datirani i ... dovoljno očuvani da mogu dati genetske dokaze", kaže on.
No Blake također primjećuje da su ti drevni uzorci stari samo oko 1.000 godina, što je "prilično kasno u evoluciji kukuruza." Postoji vrlo malo arheoloških uzoraka kukuruza iz Južne Amerike koji datiraju prije pet ili šest tisuća godina, što otežava da bi se dobila cjelovita slika zrna koja je izvedena iz Meksika.
"Sama genetska karakterizacija nam možda ne govori mnogo o morfologiji [ili obliku i strukturi biljaka], jer ne znamo točno koja je veza između aspekata morfologije i samih gena", objašnjava Blake.
Kistler priznaje da bi bilo "zaista lijepo" imati tako stare dokaze iz Južne Amerike, ali razmišlja i o budućnosti. Važno je razumjeti kako se kukuruz u prošlosti prilagođavao novim sredinama jer žito i danas ostaje vitalni izvor hrane, kaže Kistler. Udomljavanje kukuruza do danas je bilo tako uspješno jer je simbiotski odnos između ljudi i biljke cvjetao tisućljećima; uzgojem kukuruza ljudi su dobili pouzdan izvor hrane i kukuruz se redovito sijao u okruženju bogatom hranjivim tvarima.
Međutim, naša klima koja se brzo mijenja, „taj odnos malo popravlja“, objašnjava Kistler. „Dakle, još je važnije razmišljati u smislu biološke raznolikosti i odakle dolazi prilagodljivost kada naš sustav proizvodnje hrane počne loše reagirati na promjenjive klimatske karakteristike visoke razine.“
