Maissi on yksi maailman tärkeimmistä viljelykasveista. Emme vain popta sitä ja ryöstävät sitä piikillä; maissi voidaan muuttaa jauhoiksi ja siirappiksi, se syötetään karjalle, se muuttuu etanoliksi ja sitä voidaan käyttää jopa muovin valmistukseen. Vuosina 2016 - 2017 noin miljardia tonnia maissia tuotettiin ympäri maailmaa, ja maissi tuottaa yli kuusi prosenttia kaikista ihmisten ruokakaloreista.
Tarina tästä nöyrästä mutta kätevästä tärkkelyksestä alkaa tuhansia vuosia sitten Meksikossa, teosinte-nimisen muinaisen ruohon kodistamisella. Mutta Science- lehdessä julkaistun uuden tutkimuksen mukaan teosinteen evoluutio kultajyväksi, jonka tunnemme tänään, voi olla monimutkaisempi kuin tutkijat aiemmin ajattelivat.
Maissin koduttaminen, yleisesti hyväksytty teoria, tapahtui Balsas-joen laaksossa Meksikon eteläosassa. Noin 9000 vuotta sitten tämän alueen varhaiset viljelijät alkoivat valita edullisia piirteitä teosinteelle, joka näyttää hyvin erilaiselta kuin moderni maissi ja joka ei ole erityisen maukas; sen makkara on pieni ja muutamia ytimiä ympäröi kova kotelo. Mutta ihmisen puuttuessa teosintestä kehittyi maukas, herkkä maissi, joka siirrettiin myöhemmin muihin Amerikan osiin. Euroopan kolonisaation aikaan 1500-luvulla maissi oli tärkeä ravintolähde monilla alueen alueilla.
Logan Kistler, uuden tutkimuksen johtava kirjailija ja arkeobotanian ja arkeogenomian kuraattori Smithsonianin kansallisessa luonnonhistoriallisessa museossa, sanoo, että tämän teorian mukaan geenivirrat villistä teosinteestä tapahtuivat yhä jossakin kotimaisessa maississa, mutta ”suurimmassa osassa, evoluuttisesti tärkeä tapa, geenivirrat pysähtyivät enemmän tai vähemmän kaiken maissin yhteisessä esi-isässä. ”
Viimeaikaiset paljastukset kuitenkin saivat Kistlerin ja hänen kollegansa ajattelemaan tätä ajatusta uudelleen. Vuonna 2016 kaksi riippumatonta tutkimusryhmää analysoi Meksikossa sijaitsevasta luolasta peräisin olevien 5000-vuotiaiden maissilakkeiden DNA: ta ja havaitsi, että muinainen maissi oli vielä kesken kodistamisen. Munakkeissa oli joitain geenejä, jotka liittyivät teosinteeseen, sanellen esimerkiksi siementen leviämistä ja tärkkelyksen tuotantoa, ja muihin kotimaiselle maissille ominaisiin geeneihin, kuten muunnoksiin, jotka vastaavat teosinteen kovan ulkokuoren eliminoimisesta.
Nämä havainnot olivat Kistlerin mukaan yllättäviä. Siihen mennessä, kun mukulakiviä päätyi muinaisen luolan lattialle, maissi oli jo matkalla kauempanakin Meksikon ulkopuolelle, ja sitä oli viljelty Amazonin lounaisosassa noin 1500 vuotta. Toisin sanoen viljan evoluutiokertomus näytti olevan haaroittunut kahteen eri polkuun.
"Sinulla on tämä paradoksi, tämä epäsuhta, jossa maissia on jo viljelty jatkuvasti Amazonin osissa tuhansien vuosien ajan, ja silloin sitä ei ole vielä edes valmistettu kotiuttamiseen alkuperäkeskuksessa", Kistler selittää. "Arkeologian ja genetiikan sovittamiseksi yhteen ... meidän piti miettiä uutta kodistamismallia."
Joten Kistler ja hänen tutkijatoverinsa päättivät tutkia tarkemmin maissin DNA: ta - ja heidän löytämänsä ehdotukset viittaavat siihen, että vaikka teosinteen koditseminen alkoi todellakin Meksikossa,
Meidän ei pidä ajatella maissin koditsemista erillisenä tapahtumana. Sen sijaan viljan evoluutio oli pitkä ja mutkikas prosessi, ja sen kodistuksen viimeiset vaiheet tapahtuivat useammin kuin kerran, useammassa kuin yhdessä paikassa.
Uudessa tutkimuksessa analysoitiin yli 100 modernin maissin lajin genomeja, joista tutkijat sekvensoivat noin 40. Ryhmä tarkasteli myös 11 muinaisen kasvin DNA: ta. Kun he kartoittivat näytteiden väliset geneettiset yhteydet, tutkijat löysivät useita erillisiä suuntaviivoja, joilla jokaisella oli oma ainutlaatuinen suhde teosinteeseen. Tärkeimmin tulokset paljastivat, että vaikka maissin kodistaminen alkoi yhdellä suurella geenivarannolla Meksikossa, vilja kuljetettiin muualle ennen koduttamisprosessin päättymistä.
"Löysimme genomeista todisteita siitä, että eteläamerikkalainen maissi oli tosiasiallisesti peräisin yhdestä näistä puolikansallisista suvusta", Kistler sanoo. "Teillä oli näitä rinnakkaiskehityksiä tapahtumassa eri puolilla Amerikkaa, eri ihmisryhmien kanssa."
Tutkimuksen mukaan Meksikossa Etelä-Amerikkaan tapahtui suuri proto-maissi-liikkeen aalto. Osittain kesytetty maissi näyttää laskeutuneen Lounais-Amazoniaan, joka oli jo lähtökohtana muiden kasvien, kuten riisin, kurpitsa ja kassavan, kodistamiselle. Kistler teoretisoi, että maissia otettiin käyttöön siellä viljelykäytäntöissä, jolloin kodistamisprosessilla oli mahdollisuus noutaa sieltä, mihin se jäi. On mahdollista, vaikkakaan ei varmaa, että maissia tässä uudessa paikassa kehittyi nopeammin kuin maissia kodistumisen keskellä, mikä selittää miksi Meksikon luolasta tulevat 5000 vuotta vanhat munat näyttävät olevan välivaiheessa kodistamisessa aikana, jolloin maissia viljeltiin jo Amazonissa.
"Syy tähän on, että sinulla ei ole jatkuvaa geenivuotoa luonnonvaraisesta populaatiosta ... missä pellon reunalla oleva villi maissi tuottaa siitepölyä", Kistler sanoo. "Se hidastaa valinnan tehokkuutta, etkä pysty melkein yhtä tehokkaasti ohjaamaan näiden piirteiden valintaa."
Sen jälkeen kun se oli inkuboinut Lounais-Amazonissa useita tuhansia vuosia, tutkimuksen tekijöiden mukaan maissi meni jälleen liikkeelle - tällä kertaa itäiseen Amazoniin, missä se kasvoi yleisen maatalouden kukoistuksen keskellä, jonka arkeologit ovat havainneet alueella.
Toinen mielenkiintoinen löytö oli tosiasiassa, että Andien ja Lounais-Amazonin moderni maissi liittyy läheisesti itäisen Brasilian viljelyyn käytettävään maissiin, joka osoittaa toisen liikkeen itään. Tämä vastaa arkeologisia todisteita - kuten esimerkiksi keraamisten perinteiden leviämistä -, jotka viittaavat siihen, että Amerikan ihmiset alkoivat laajentua itään noin 1000 vuotta sitten, Kistlerin mukaan. Itse asiassa ihmiset, jotka puhuvat makro-jê-kieliä lähellä Brasilian Atlantin rannikkoa, käyttävät alkuperäiskansojen Amazonin sanaa ”maissi”.
Tämän geneettisen palapelin kappaleet eivät sopeutuneet aluksi selvästi toisiinsa. Kistler sanoi, että hänen ja hänen tutkijoidensa keräämät genomiset tiedot olivat ”todella hämmentäviä pitkään”.
"Emme pystyneet tekemään päätä tai häntää näkemästämme, ennen kuin aloimme puhua kielitieteellisten asiantuntijoiden, paleoekologien ja arkeologien kanssa", hän kehittää. "Sitten se napsahti."
Jotkut ilmoitukset syntyivät onnellisesta sattumasta. Kun Kistler esitteli varhaisen version havainnoistaan Brasiliassa viime vuonna, Flaviane Malaquias Costa, tohtoriopiskelija São Paulon yliopistossa, oli yleisöllä. Hän huomautti, että Kistlerin geenikartalla oli huomattava samankaltaisuus kuin maissia koskevan Amazonin sanan jakelussa. Myöhemmin Exeterin yliopiston ja Luonnontieteellisen museon tutkijat Jonas Gregorio de Souza ja Eduardo Ribeiro auttoivat edelleen yhdistämään tämän kielellisen suuntauksen maisemaan.
Ryhmän yhteinen työ ”asettaa hienosti selkeän mallin, jossa maissi jatkoi kehitystään sen saapumisen jälkeen Etelä-Amerikkaan”, sanoo Davisin Kalifornian yliopiston kasvitieteilijä Jeffrey Ross-Ibarra, joka tutkii maissin ja teosinteen evoluutiogenetiikkaa., mutta ei ollut mukana tässä tutkimuksessa. "Vaikka se ei ole sinänsä toinen kodistuminen, se korostaa, että eteläamerikkalainen maissi on muuttunut huomattavasti mukavasti jonkin verran Meksikon maissista riippumatta."
Brittiläisen Kolumbian yliopiston antropologille Michael Blakelle, jonka tutkimus keskittyy maatalouden alkuperään ja leviämiseen, tutkimuksen yhdeksän arkeologisen kasvin sekvensointi on erityisen jännittävää. "Meillä ei ole vielä ollut kovin monia hyviä tilanteita [Etelä-Amerikassa], joissa voimme saada hyviä arkeologisen maissin näytteitä, jotka ovat luotettavasti päivättyjä ja ... riittävän hyvin säilyneitä, jotta ne voivat tuottaa geneettistä näyttöä", hän sanoo.
Mutta Blake huomauttaa myös, että nämä muinaiset näytteet olivat vasta noin 1000 vuotta vanhoja, mikä on ”melko myöhäistä maissin kehityksessä.” Etelä-Amerikasta on olemassa vain vähän arkeologisia maissinäytteitä, jotka ovat peräisin viidestä tai kuudesta tuhatta vuotta sitten, mikä vaikeuttaa saadaksesi täydellisen kuvan viljasta, joka tehtiin Meksikosta.
"Itse geneettinen karakterisointi ei ehkä kerro meille paljon morfologiasta [tai kasvien muodosta ja rakenteesta], koska emme tiedä tarkalleen, mitkä ovat yhteydet morfologian näkökohtien ja geenien välillä", Blake selittää.
Kistler myöntää, että olisi "todella mukavaa" saada niin vanhoja todisteita Etelä-Amerikasta, mutta hän ajattelee myös tulevaisuutta. On tärkeää ymmärtää, miten maissi sopeutui aiemmin uusiin ympäristöihin, koska vilja on edelleen elintärkeä ruoan lähde, Kistler sanoo. Maissin koditseminen on toistaiseksi ollut niin menestyksekästä, että ihmisten ja kasvin välinen symbioottinen suhde on kukoistanut vuosituhansien ajan; viljellemällä maissia, ihmiset saivat luotettavan ravintolähteen ja maissia kylvettiin säännöllisesti ravinnepitoisessa ympäristössä.
Nopeasti muuttuva ilmasto on kuitenkin ”hiukan nousemassa tätä suhdetta”, Kistler selittää. "Joten on vielä tärkeämpää ajatella biologista monimuotoisuutta ja sitä, mistä sopeutumiskyky tulee, kun elintarviketuotantojärjestelmämme alkaa reagoida huonosti muuttuviin korkean tason ilmasto-ominaisuuksiin."
