Tre pannocchie di mais di circa 2000 anni fa dal sito del rifugio roccioso El Gigante in Honduras. Queste pannocchie di mais sono state analizzate geneticamente da un team internazionale di scienziati. Nel numero del 14 dicembre della rivista The Proceedings of the National Academy of Sciences, Logan Kistler, curatore di archeogenomica e archeobotanica allo Smithsonian's National Museum of Natural History, e un team internazionale di collaboratori riportano i genomi completamente sequenziati di tre circa 2.000 pannocchie di un anno dal rifugio roccioso El Gigante in Honduras. L'analisi dei tre genomi rivela che queste varietà millenarie di mais centroamericano avevano origini sudamericane e aggiunge un nuovo capitolo a una complessa storia emergente della storia dell'addomesticamento del mais. Insieme ai recenti studi sull'addomesticamento del mais in questa regione, queste ultime scoperte suggeriscono che potrebbe essersi verificato qualcosa di importante nell'addomesticamento del mais circa 4.000 anni fa in America centrale e che un'iniezione di diversità genetica dal Sud America potrebbe aver avuto qualcosa a che fare con esso. Credito:Thomas Harper
Tre pannocchie di 2000 anni in Honduras mostrano che le persone hanno riportato varietà di mais in Mesoamerica, forse stimolando la produttività e plasmando la civiltà.
Circa 9.000 anni fa, il mais come è noto oggi non esisteva. Gli antichi popoli del Messico sudoccidentale incontrarono un'erba selvatica chiamata teosinte che offriva orecchie più piccole di un mignolo con solo una manciata di chicchi di pietra. Ma per un colpo di genio o per necessità, questi coltivatori indigeni hanno visto il potenziale nel grano, aggiungendolo alla loro dieta e mettendolo sulla strada per diventare un raccolto domestico che ora nutre miliardi.
Nonostante quanto sia vitale il mais, o mais, per la vita moderna, rimangono dei buchi nella comprensione del suo viaggio attraverso lo spazio e il tempo. Ora, un team guidato da ricercatori Smithsonian ha utilizzato il DNA antico per colmare alcune di queste lacune.
Un nuovo studio, che rivela i dettagli dei 9.000 anni di storia del mais, è un ottimo esempio dei modi in cui la ricerca di base sul DNA antico può fornire informazioni sulla storia umana che altrimenti sarebbero inaccessibili, ha affermato il co-autore principale Logan Kistler, curatore di archeogenomica e archeobotanica al Museo Nazionale di Storia Naturale dello Smithsonian.
"La domesticazione - l'evoluzione delle piante selvatiche nel corso di migliaia di anni nelle colture che ci nutrono oggi - è probabilmente il processo più significativo nella storia umana e il mais è una delle colture più importanti attualmente coltivate sul pianeta", ha affermato Kistler. "Capire di più sul contesto evolutivo e culturale dell'addomesticamento può fornirci preziose informazioni su questo cibo su cui ci affidiamo così completamente e sul suo ruolo nel plasmare la civiltà così come la conosciamo."
Un assortimento di pannocchie di mais di varie età trovate nel sito del rifugio roccioso El Gigante in Honduras. Credito:Thomas Harper
Nel numero del 14 dicembre 2020 della rivista gli Proceedings of the National Academy of Sciences , Kistler e un team internazionale di collaboratori riportano i genomi completamente sequenziati di tre pannocchie di circa 2000 anni fa dal rifugio roccioso El Gigante in Honduras. L'analisi dei tre genomi rivela che queste varietà millenarie di mais centroamericano avevano origini sudamericane e aggiunge un nuovo capitolo a una complessa storia emergente della storia dell'addomesticamento del mais.
"Mostriamo che gli esseri umani stavano trasportando il mais dal Sud America verso il centro di addomesticamento in Messico", ha detto Kistler. “Ciò avrebbe fornito un'infusione di diversità genetica che avrebbe potuto aggiungere resilienza o aumentare la produttività. Sottolinea inoltre che il processo di addomesticamento e miglioramento delle colture non si limita a viaggiare in linea retta".
Gli esseri umani hanno iniziato ad allevare selettivamente l'antenato selvatico del mais teosinte circa 9.000 anni fa in Messico, ma le varietà parzialmente domestiche del raccolto non hanno raggiunto il resto dell'America centrale e meridionale rispettivamente per altri 1.500 e 2.000 anni.
Per molti anni, il pensiero convenzionale tra gli studiosi era stato che il mais fosse stato prima completamente addomesticato in Messico e poi diffuso altrove. Tuttavia, dopo che le pannocchie di 5.000 anni trovate in Messico si sono rivelate solo parzialmente addomesticate, gli studiosi hanno iniziato a riconsiderare se questo pensiero catturasse l'intera storia dell'addomesticamento del mais.
Quindi, in uno studio fondamentale del 2018 condotto da Kistler, gli scienziati hanno utilizzato il DNA antico per dimostrare che mentre i primi passi del teosinte verso l'addomesticamento sono avvenuti in Messico, il processo non era ancora stato completato quando le persone hanno iniziato a trasportarlo a sud, nell'America centrale e meridionale. In ciascuna di queste tre regioni, il processo di addomesticamento e miglioramento delle colture si è svolto in parallelo ma a velocità diverse.
Un assortimento di pannocchie di mais di varie età trovate nel sito del rifugio roccioso El Gigante in Honduras. Dopo che gli scienziati hanno scoperto per la prima volta i resti di una varietà completamente addomesticata e altamente produttiva di mais di 4.300 anni al rifugio roccioso di El Gigante, un team ha cercato negli strati archeologici che circondano il sito altre pannocchie, chicchi o qualsiasi altra cosa che potrebbe produrre materiale genetico . Hanno anche iniziato a lavorare per sequenziare alcuni dei campioni di mais di 4.300 anni fa del sito, le tracce più antiche del raccolto a El Gigante. In due anni, il team ha tentato di sequenziare 30 campioni, ma solo tre erano di qualità adeguata per sequenziare un genoma completo. I tre campioni vitali provenivano tutti dallo strato più recente dell'occupazione del riparo roccioso, datato al carbonio tra 2.300 e 1.900 anni fa, rivelando la sovrapposizione genetica tra i tre campioni del riparo roccioso dell'Honduras e le varietà di mais del Sud America. Nel numero del 14 dicembre della rivista The Proceedings of the National Academy of Sciences, Logan Kistler, curatore di archeogenomica e archeobotanica allo Smithsonian's National Museum of Natural History, e un team internazionale di collaboratori riportano i genomi completamente sequenziati di tre circa 2.000 pannocchie di un anno dal rifugio roccioso El Gigante in Honduras. L'analisi dei tre genomi rivela che queste varietà millenarie di mais centroamericano avevano origini sudamericane e aggiunge un nuovo capitolo a una complessa storia emergente della storia dell'addomesticamento del mais. Credito:Thomas Harper
In uno sforzo precedente per approfondire i dettagli di questa storia più ricca e complessa dell'addomesticamento, un team di scienziati, tra cui Kistler, ha scoperto che i resti di mais di 4.300 anni dal sito del rifugio roccioso El Gigante centroamericano provenivano da un luogo completamente addomesticato e varietà altamente produttiva.
Sorpreso di trovare mais completamente addomesticato a El Gigante che coesiste in una regione non lontana da dove era stato scoperto mais parzialmente addomesticato in Messico, Kistler e il co-leader del progetto Douglas Kennett, un antropologo dell'Università della California, Santa Barbara, hanno collaborato per geneticamente determinare l'origine del mais El Gigante.
"Il rifugio roccioso El Gigante è notevole perché contiene resti di piante ben conservati che coprono gli ultimi 11.000 anni", ha detto Kennett. “Sono stati identificati oltre 10.000 resti di mais, da pannocchie intere a steli e foglie frammentari. Molti di questi resti risalgono a tardi nel tempo, ma attraverso un ampio studio sul radiocarbonio siamo stati in grado di identificare alcuni resti risalenti a 4.300 anni fa".
Hanno cercato negli strati archeologici che circondano il rifugio roccioso El Gigante pannocchie, noccioli o qualsiasi altra cosa che potesse produrre materiale genetico, e il team ha iniziato a lavorare per sequenziare alcuni dei campioni di mais di 4.300 anni del sito, le tracce più antiche del raccolto a Il Gigante.
In due anni, il team ha tentato di sequenziare 30 campioni, ma solo tre erano di qualità adeguata per sequenziare un genoma completo. I tre campioni vitali provenivano tutti dallo strato più recente di occupazione del riparo roccioso, datato al carbonio tra 2.300 e 1.900 anni fa.
Con i tre genomi di mais sequenziati da El Gigante, i ricercatori li hanno analizzati rispetto a un pannello di 121 genomi pubblicati di varie varietà di mais, di cui 12 derivati da pannocchie e semi di mais antichi. Il confronto ha rivelato frammenti di sovrapposizione genetica tra i tre campioni del riparo roccioso dell'Honduras e le varietà di mais del Sud America.
"Il legame genetico con il Sud America era sottile ma coerente", ha detto Kistler. "Abbiamo ripetuto l'analisi molte volte utilizzando metodi e composizioni di campioni diversi, ma abbiamo continuato a ottenere lo stesso risultato."
Kistler, Kennett e i loro coautori presso le istituzioni che collaborano, tra cui la Texas A&M University, la Pennsylvania State University, nonché il Francis Crick Institute e l'Università di Warwick nel Regno Unito, ipotizzano che la reintroduzione di queste varietà sudamericane in America centrale possa hanno avviato lo sviluppo di varietà ibride più produttive nella regione.
Sebbene i risultati coprano solo i campioni di mais El Gigante datati a circa 2.000 anni fa, Kistler ha affermato che la forma e la struttura delle pannocchie dello strato di circa 4.000 anni fa suggeriscono che fossero produttive quasi quanto quelle che lui e i suoi coautori erano. in grado di sequenziare. Per Kistler, questo significa che il miglioramento delle colture di successo è probabilmente avvenuto prima piuttosto che durante gli ultimi 2000 anni circa che separavano questi strati archeologici a El Gigante. Il team ipotizza inoltre che sia stata l'introduzione delle varietà sudamericane di mais e dei loro geni, probabilmente almeno 4.300 anni fa, che potrebbe aver aumentato la produttività del mais della regione e la prevalenza del mais nella dieta delle persone che vivevano nella regione più ampia, come scoperto in un recente studio condotto da Kennett.
"Stiamo iniziando a vedere una confluenza di dati provenienti da più studi in America Centrale, che indicano che il mais stava diventando una coltura di base più produttiva e di crescente importanza dietetica tra 4.700 e 4.000 anni fa", ha affermato Kennett.
Insieme al recente studio di Kennett, queste ultime scoperte suggeriscono che qualcosa di importante potrebbe essersi verificato nell'addomesticamento del mais circa 4.000 anni fa in America centrale e che un'iniezione di diversità genetica dal Sud America potrebbe aver avuto qualcosa a che fare con esso. Questa tempistica proposta si allinea anche con l'apparizione delle prime comunità agricole stabilite in Mesoamerica che alla fine diedero origine a grandi civiltà nelle Americhe, Olmechi, Maya, Teotihuacan e Aztechi, sebbene Kistler si affrettò a sottolineare che questa idea è ancora relegata a speculazione.
"Non vediamo l'ora di approfondire i dettagli di ciò che è successo esattamente intorno ai 4.000 anni", ha detto Kistler. “Ci sono così tanti campioni archeologici di mais che non sono stati analizzati geneticamente. Se iniziassimo a testare più di questi campioni, potremmo iniziare a rispondere a queste domande persistenti sull'importanza di questa reintroduzione delle varietà sudamericane".
Riferimento:"I genomi archeologici del mais centroamericano suggeriscono un flusso genico antico dal Sud America" di Logan Kistler, Heather B. Thakar, Amber M. VanDerwarker, Alejandra Domic, Anders Bergström, Richard J. George, Thomas K. Harper, Robin G. Allaby , Kenneth Hirth e Douglas J. Kennett, 14 dicembre 2020, Atti della National Academy of Sciences .
DOI:10.1073/pnas.2015560117
Il finanziamento e il supporto per questa ricerca sono stati forniti dallo Smithsonian, dalla National Science Foundation, dalla Pennsylvania State University e dal Francis Crick Institute.
