Trois épis de maïs vieux d'environ 2 000 ans provenant du site de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. Ces épis de maïs ont été génétiquement analysés par une équipe internationale de scientifiques. Dans le numéro du 14 décembre de la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, Logan Kistler, conservateur de l'archéogénomique et de l'archéobotanique au Smithsonian's National Museum of Natural History, et une équipe internationale de collaborateurs rapportent les génomes entièrement séquencés de trois environ 2 000 épis d'un an de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. L'analyse des trois génomes révèle que ces variétés millénaires de maïs d'Amérique centrale avaient une ascendance sud-américaine et ajoute un nouveau chapitre dans une histoire complexe émergente de l'histoire de la domestication du maïs. Conjuguées à des études récentes sur la domestication du maïs dans cette région, ces dernières découvertes suggèrent que quelque chose d'important a pu se produire dans la domestication du maïs il y a environ 4 000 ans en Amérique centrale, et qu'une injection de diversité génétique d'Amérique du Sud a pu avoir quelque chose à voir avec ça. Crédit :Thomas Harper
Trois épis vieux de 2 000 ans au Honduras montrent que les gens ont ramené des variétés de maïs en Méso-Amérique, ce qui a peut-être stimulé la productivité et façonné la civilisation.
Il y a environ 9 000 ans, le maïs tel qu'on le connaît aujourd'hui n'existait pas. Les peuples anciens du sud-ouest du Mexique ont rencontré une herbe sauvage appelée téosinte qui offrait des oreilles plus petites qu'un petit doigt avec juste une poignée de noyaux pierreux. Mais par un coup de génie ou par nécessité, ces cultivateurs indigènes ont vu le potentiel du grain, l'ont ajouté à leur régime alimentaire et l'ont mis sur la voie de devenir une culture domestiquée qui nourrit désormais des milliards de personnes.
Malgré la vitalité du maïs, ou maïs, pour la vie moderne, des trous subsistent dans la compréhension de son voyage dans l'espace et le temps. Aujourd'hui, une équipe co-dirigée par des chercheurs du Smithsonian a utilisé l'ADN ancien pour combler quelques-unes de ces lacunes.
Une nouvelle étude, qui révèle les détails de l'histoire de 9 000 ans du maïs, est un excellent exemple de la manière dont la recherche fondamentale sur l'ADN ancien peut donner un aperçu de l'histoire humaine qui serait autrement inaccessible, a déclaré le co-auteur principal Logan Kistler, conservateur de l'archéogénomique. et archéobotanique au Smithsonian's National Museum of Natural History.
"La domestication - l'évolution des plantes sauvages sur des milliers d'années dans les cultures qui nous nourrissent aujourd'hui - est sans doute le processus le plus important de l'histoire humaine, et le maïs est l'une des cultures les plus importantes actuellement cultivées sur la planète", a déclaré Kistler. "Une meilleure compréhension du contexte évolutif et culturel de la domestication peut nous donner des informations précieuses sur cet aliment dont nous dépendons si complètement et sur son rôle dans le façonnement de la civilisation telle que nous la connaissons."
Un assortiment d'épis de maïs d'âges variés trouvés sur le site de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. Crédit :Thomas Harper
Dans le numéro du 14 décembre 2020 de la revue les Proceedings of the National Academy of Sciences , Kistler et une équipe internationale de collaborateurs rapportent les génomes entièrement séquencés de trois épis d'environ 2 000 ans de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. L'analyse des trois génomes révèle que ces variétés millénaires de maïs d'Amérique centrale avaient une ascendance sud-américaine et ajoute un nouveau chapitre dans une histoire complexe émergente de l'histoire de la domestication du maïs.
"Nous montrons que les humains transportaient du maïs d'Amérique du Sud vers le centre de domestication au Mexique", a déclaré Kistler. « Cela aurait fourni une infusion de diversité génétique qui aurait pu renforcer la résilience ou augmenter la productivité. Cela souligne également que le processus de domestication et d'amélioration des cultures ne se déroule pas simplement en ligne droite. »
Il y a environ 9 000 ans au Mexique, les humains ont commencé à cultiver de manière sélective le téosinte, ancêtre sauvage du maïs, mais les variétés partiellement domestiquées de la culture n'ont pas atteint le reste de l'Amérique centrale et du Sud avant 1 500 et 2 000 ans, respectivement.
Pendant de nombreuses années, la pensée conventionnelle parmi les universitaires était que le maïs avait d'abord été entièrement domestiqué au Mexique, puis répandu ailleurs. Cependant, après que des épis vieux de 5 000 ans trouvés au Mexique se soient avérés n'être que partiellement domestiqués, les chercheurs ont commencé à se demander si cette réflexion reflétait toute l'histoire de la domestication du maïs.
Ensuite, dans une étude historique menée en 2018 par Kistler, les scientifiques ont utilisé l'ADN ancien pour montrer que si les premiers pas de la téosinte vers la domestication se sont produits au Mexique, le processus n'était pas encore terminé lorsque les gens ont commencé à le transporter vers le sud, vers l'Amérique centrale et l'Amérique du Sud. Dans chacune de ces trois régions, le processus de domestication et d'amélioration des cultures s'est déroulé en parallèle mais à des vitesses différentes.
Un assortiment d'épis de maïs d'âges variés trouvés sur le site de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. Après que les scientifiques ont découvert pour la première fois les restes d'une variété de maïs entièrement domestiquée et hautement productive de 4 300 ans à l'abri sous roche d'El Gigante, une équipe a fouillé les strates archéologiques entourant le site à la recherche d'autres épis, grains ou tout autre élément pouvant fournir du matériel génétique. . Ils ont également commencé à travailler sur le séquençage de certains des échantillons de maïs vieux de 4 300 ans du site, les plus anciennes traces de la récolte à El Gigante. Pendant deux ans, l'équipe a tenté de séquencer 30 échantillons, mais seuls trois étaient de qualité appropriée pour séquencer un génome complet. Les trois échantillons viables provenaient tous de la couche la plus récente de l'occupation de l'abri sous roche - du carbone daté d'il y a entre 2 300 et 1 900 ans - révélant un chevauchement génétique entre les trois échantillons de l'abri sous roche hondurien et des variétés de maïs d'Amérique du Sud. Dans le numéro du 14 décembre de la revue Actes de l'Académie nationale des sciences, Logan Kistler, conservateur de l'archéogénomique et de l'archéobotanique au Smithsonian's National Museum of Natural History, et une équipe internationale de collaborateurs rapportent les génomes entièrement séquencés de trois environ 2 000 épis d'un an de l'abri sous roche d'El Gigante au Honduras. L'analyse des trois génomes révèle que ces variétés millénaires de maïs d'Amérique centrale avaient une ascendance sud-américaine et ajoute un nouveau chapitre dans une histoire complexe émergente de l'histoire de la domestication du maïs. Crédit :Thomas Harper
Dans un effort antérieur pour affiner les détails de cette histoire de domestication plus riche et plus complexe, une équipe de scientifiques, dont Kistler, a découvert que des restes de maïs vieux de 4 300 ans provenant du site de l'abri sous roche d'El Gigante en Amérique centrale provenaient d'une espèce entièrement domestiquée et variété très productive.
Surpris de trouver du maïs entièrement domestiqué à El Gigante coexistant dans une région non loin de l'endroit où du maïs partiellement domestiqué avait été découvert au Mexique, Kistler et le co-responsable du projet Douglas Kennett, anthropologue à l'Université de Californie à Santa Barbara, se sont associés pour génétiquement déterminer l'origine du maïs El Gigante.
"L'abri sous roche d'El Gigante est remarquable car il contient des restes de plantes bien conservés couvrant les 11 000 dernières années", a déclaré Kennett. « Plus de 10 000 restes de maïs, des épis entiers aux tiges et feuilles fragmentaires, ont été identifiés. Beaucoup de ces vestiges datent de la fin des temps, mais grâce à une étude approfondie au radiocarbone, nous avons pu identifier certains vestiges datant d'il y a 4 300 ans."
Ils ont fouillé les strates archéologiques entourant l'abri sous roche d'El Gigante à la recherche d'épis, de grains ou de tout autre élément susceptible de produire du matériel génétique, et l'équipe a commencé à travailler sur le séquençage de certains des échantillons de maïs vieux de 4 300 ans du site - les plus anciennes traces de la récolte à Le Gigante.
Pendant deux ans, l'équipe a tenté de séquencer 30 échantillons, mais seuls trois étaient de qualité appropriée pour séquencer un génome complet. Les trois échantillons viables provenaient tous de la couche la plus récente de l'occupation de l'abri sous roche - du carbone datant d'il y a entre 2 300 et 1 900 ans.
Avec les trois génomes séquencés de maïs d'El Gigante, les chercheurs les ont analysés par rapport à un panel de 121 génomes publiés de diverses variétés de maïs, dont 12 dérivés d'épis et de graines de maïs anciens. La comparaison a révélé des fragments de chevauchement génétique entre les trois échantillons de l'abri sous roche hondurien et les variétés de maïs d'Amérique du Sud.
"Le lien génétique avec l'Amérique du Sud était subtil mais cohérent", a déclaré Kistler. "Nous avons répété l'analyse plusieurs fois en utilisant différentes méthodes et compositions d'échantillons, mais nous obtenions toujours le même résultat."
Kistler, Kennett et leurs co-auteurs d'institutions collaboratrices, dont la Texas A&M University, la Pennsylvania State University ainsi que le Francis Crick Institute et l'Université de Warwick au Royaume-Uni, émettent l'hypothèse que la réintroduction de ces variétés sud-américaines en Amérique centrale pourrait ont relancé le développement de variétés hybrides plus productives dans la région.
Bien que les résultats ne couvrent que les échantillons de maïs El Gigante datant d'il y a environ 2 000 ans, Kistler a déclaré que la forme et la structure des épis de la couche d'environ 4 000 ans suggèrent qu'ils étaient presque aussi productifs que ceux que lui et ses co-auteurs étaient. capable de séquencer. Pour Kistler, cela signifie que l'amélioration spectaculaire des cultures s'est probablement produite avant plutôt que pendant les quelque 2 000 ans qui séparent ces couches archéologiques à El Gigante. L'équipe émet en outre l'hypothèse que c'est l'introduction des variétés sud-américaines de maïs et de leurs gènes, probablement il y a au moins 4 300 ans, qui pourrait avoir augmenté la productivité du maïs de la région et la prévalence du maïs dans l'alimentation des personnes qui vivaient dans la région au sens large, comme l'a découvert une étude récente menée par Kennett.
"Nous commençons à voir une confluence de données provenant de plusieurs études en Amérique centrale indiquant que le maïs devenait une culture de base plus productive d'une importance alimentaire croissante il y a 4 700 à 4 000 ans", a déclaré Kennett.
Conjuguées à la récente étude de Kennett, ces dernières découvertes suggèrent que quelque chose d'important a pu se produire dans la domestication du maïs il y a environ 4 000 ans en Amérique centrale, et qu'une injection de diversité génétique en provenance d'Amérique du Sud pourrait avoir quelque chose à voir avec cela. Ce calendrier proposé correspond également à l'apparition des premières communautés agricoles sédentarisées en Méso-Amérique qui ont finalement donné naissance à de grandes civilisations dans les Amériques, les Olmèques, les Mayas, les Teotihuacan et les Aztèques, bien que Kistler se soit empressé de souligner que cette idée est toujours reléguée à spéculation.
"Nous avons hâte d'approfondir les détails de ce qui s'est exactement passé autour de la barre des 4 000 ans", a déclaré Kistler. « Il y a tellement d'échantillons archéologiques de maïs qui n'ont pas été analysés génétiquement. Si nous commencions à tester davantage de ces échantillons, nous pourrions commencer à répondre à ces questions persistantes sur l'importance de cette réintroduction de variétés sud-américaines. »
Référence :"Les génomes archéologiques du maïs d'Amérique centrale suggèrent un flux génétique ancien d'Amérique du Sud" par Logan Kistler, Heather B. Thakar, Amber M. VanDerwarker, Alejandra Domic, Anders Bergström, Richard J. George, Thomas K. Harper, Robin G. Allaby , Kenneth Hirth et Douglas J. Kennett, 14 décembre 2020, Actes de l'Académie nationale des sciences .
DOI :10.1073/pnas.2015560117
Le financement et le soutien de cette recherche ont été fournis par le Smithsonian, la National Science Foundation, la Pennsylvania State University et le Francis Crick Institute.
