ДНК из древнего початка рассказала об эволюции кукурузы

Древний початок из обсуждаемой статьи. Фото: Bruce SmithClose

От колосков к початкам

Одомашнивание кукурузы началось около 9 тыс. лет назад. Внешне современная кукуруза так сильно отличается от своего дикого предка - теосинте, что до недавнего времени некоторые ученые отказывались верить в такую версию происхождения хорошо знакомого нам культурного растения.  Стебель теосинте напоминает кукурузный, но заканчивается он не початком, а маленькими колосками с зёрнами. Каждое зёрнышко защищено плотной оболочкой.

Эволюция кукурузы в результате интенсивной селекции (древнее население Мексики вполне могло отбирать более «перспективные» зёрна для посадки) оказала существенное влияние на развитие американской цивилизации. По мнению учёных, высококалорийная и питательная зерновая культура помогла обширным сообществам заселять территорию Северной и Южной Америки.

Исторический початок 

Початок, который исследовали генетики Копенгагенского университета, нашла группа американских учёных ещё в 1960-х годах. Археологи сделали несколько таких находок в одной из пещер долины Теуакан в мексиканском штате Пуэбла. Тогда возраст находки специалисты оценили в 4,6 — 4,7 тыс. лет.

Древние початки в длину не превышали 2 сантиметров – менее одной десятой длины современной кукурузы. При этом находки явно относились к уже полностью окультуренному растению: найденная кукуруза не могла рассеивать зёрна самостоятельно, а сами зёрна уже не имели твёрдой оболочки, как их дикий предок. До настоящего времени образец Теуакан 162 — такое имя присвоили одной из древних находок — хранили сотрудники археологического музея Роберта С. Пибоди.

Недавно датские генетики ещё раз уточнили возраст початка радиоуглеродным методом. Оказалось, что ему 5310 лет. Исследователям повезло: в початке в достаточно большом количестве сохранилась «родная» ДНК. «В археологических образцах часто высок уровень ДНК бактерий из-за разложения и грязи. Тем не менее, в ходе генетического анализа древнего початка, мы с удивлением обнаружили, что 70% ДНК, выделенной из Теуакан 162, растительного происхождения. Большинство других древних образцов содержит менее 10% ДНК растений», —  пояснил учёный из Копенгагенского университета Нэйтан Уэльс. Полученный древний геном сравнили с ДНК современных сортов кукурузы, а также с теосинте.

Не так быстро, как казалось 

Исследователи выяснили, что в процессе одомашнивания людьми «кукурузный предок» обретал всё больше современных черт. Датские учёные обратили внимание на тот участок генома растений, который отвечает за листья, скрывающие початок. Оказалось, что  уже 5 тыс. лет назад у людей на территории современной Мексики была почти современная кукуруза, зёрна которой располагались вокруг твердой центральной части и были закрыты листьями.

Исследование датских генетиков предполагает немаловажный вывод. Ранее предполагалось, что современная кукуруза произошла от дикого предка очень быстро, в результате нескольких резких изменений. Генетики из Копенгагена считают, что это был гораздо более постепенный процесс.

Учёные надеются, что результат их исследований поможет раскрыть механизмы адаптации и эволюции кукурузы. Это, в свою очередь, даст возможность селекционерам выводить новые виды растения, способные противостоять заболеваниям и меняющимся условиям окружающей среды.

Источник:

• Jazm?n Ramos-Madrigal, Bruce D. Smith, J. V?ctor Moreno-Mayar, Shyam Gopalakrishnan, Jeffrey Ross-Ibarra, M. Thomas P. Gilbert, Nathan Wales. Genome Sequence of a 5,310-Year-Old Maize Cob Provides Insights into the Early Stages of Maize Domestication. Current Biology, 2016; DOI: 10.1016/j.cub.2016.09.036