L’ADN ancien continue de réécrire l’histoire de 9000 ans du maïs qui façonne la société –

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  • 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 teosinte 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 autochtones ont vu le potentiel du grain, l’ajoutant à leur alimentation et le mettant sur la voie de devenir une culture domestique qui nourrit maintenant des milliards.

    Bien que le maïs, ou maïs, soit vital pour la vie moderne, des lacunes persistent dans la compréhension de son voyage à travers l’espace et le temps. Maintenant, une équipe codirigée par des chercheurs du Smithsonian a utilisé un ADN ancien pour combler quelques-unes de ces lacunes.

    Une nouvelle étude, qui révèle des détails sur les 9000 ans d’histoire du maïs, est un excellent exemple de la manière dont la recherche fondamentale sur l’ADN ancien peut donner des informations sur l’histoire humaine qui seraient autrement inaccessibles, a déclaré le co-auteur principal Logan Kistler, conservateur de l’archéogénomique. et l’archéobotanique au Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian.

    «La domestication – l’évolution des plantes sauvages sur des milliers d’années en cultures qui nous nourrissent aujourd’hui – est sans doute le processus le plus important de l’histoire de l’humanité, 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 cette nourriture sur laquelle nous comptons si complètement et son rôle dans le façonnement de la civilisation telle que nous la connaissons.”

    Dans le numéro du 14 décembre de la revue, Actes de l’Académie nationale des 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 augmenter la résilience ou augmenter la productivité. Cela souligne également que le processus de domestication et d’amélioration des cultures ne se fait pas simplement en ligne droite.”

    Les humains ont commencé à reproduire de manière sélective la teosinte, l’ancêtre sauvage du maïs, il y a environ 9000 ans au Mexique, mais les variétés partiellement domestiquées de la culture n’ont pas atteint le reste de l’Amérique centrale et du Sud pendant encore 1500 et 2000 ans, respectivement.

    Pendant de nombreuses années, la pensée conventionnelle parmi les savants était que le maïs était d’abord entièrement domestiqué au Mexique, puis répandu ailleurs. Cependant, après que des épis vieux de 5000 ans trouvés au Mexique se sont avérés être partiellement domestiqués, les chercheurs ont commencé à se demander si cette pensée capturait toute l’histoire de la domestication du maïs.

    Ensuite, dans une étude historique menée en 2018 par Kistler, des scientifiques ont utilisé un ADN ancien pour montrer que si les premiers pas de la teosinte vers la domestication ont eu lieu au Mexique, le processus n’était pas encore terminé lorsque les gens ont commencé à le transporter vers le sud en Amérique centrale et du Sud. Dans chacune de ces trois régions, le processus de domestication et d’amélioration des cultures a évolué en parallèle mais à des rythmes différents.

    Dans un effort antérieur pour affiner les détails de cette histoire de domestication plus riche et plus complexe, une équipe de scientifiques, y compris Kistler, a découvert que les restes de maïs de 4300 ans du site d’abri sous roche El Gigante d’Amérique centrale provenaient d’un 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-chef de projet Douglas Kennett, un anthropologue à l’Université de Californie à Santa Barbara, ont fait équipe pour la génétique déterminer l’origine du maïs El Gigante.

    «L’abri sous roche d’El Gigante est remarquable car il contient des restes de plantes bien préservés couvrant les 11 000 dernières années», a déclaré Kennett. << Plus de 10 000 restes de maïs, des rafles entières aux tiges et feuilles fragmentaires, ont été identifiés. Beaucoup de ces restes datent tardivement, mais grâce à une étude approfondie au radiocarbone, nous avons pu identifier certains restes 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 au séquençage de certains des échantillons de maïs vieux de 4300 ans du site – les traces les plus anciennes de la récolte. à El Gigante.

    En deux ans, l’équipe a tenté de séquencer 30 échantillons, mais seulement 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 – le carbone daté d’il y a 2300 à 1900 ans.

    Avec les trois génomes séquencés du 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’anciens épis et graines de maïs. La comparaison a révélé des fragments de chevauchement génétique entre les trois échantillons de l’abri sous-roche hondurien et des 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 des méthodes et des compositions d’échantillons différentes, mais nous avons continué à obtenir 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 d’El Gigante datés d’il y a environ 2000 ans, Kistler a déclaré que la forme et la structure des épis de la couche d’environ 4000 ans suggèrent qu’ils étaient presque aussi productifs que ceux que lui et ses co-auteurs l’étaient. capable de séquencer. Pour Kistler, cela signifie que l’amélioration des récoltes à succès s’est probablement produite avant plutôt que pendant les 2000 ans qui séparent ces couches archéologiques d’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 4300 ans, qui aurait pu augmenter la productivité du maïs de la région et la prévalence du maïs dans l’alimentation des personnes qui vivaient. dans la région élargie, comme l’a découvert une étude récente menée par Kennett.

    “Nous commençons à voir une confluence de données provenant de multiples études en Amérique centrale indiquant que le maïs devenait une culture de base plus productive et d’une importance diététique croissante entre 4 700 et 4 000 ans”, a déclaré Kennett.

    Combinées à la récente étude de Kennett, ces dernières découvertes suggèrent que quelque chose d’important peut s’être produit dans la domestication du maïs il y a environ 4000 ans en Amérique centrale, et qu’une injection de diversité génétique d’Amérique du Sud peut avoir eu quelque chose à voir avec cela. Ce calendrier proposé s’aligne également avec l’apparition des premières communautés agricoles établies 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 de fouiller dans 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 commençons 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.”

    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.

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