История окультуривания кукурузы значительно сложнее чем считалось

Новое исследование, результаты которого опубликованы недавно в журнале Science, установило, что история окультуривания кукурузы значительно сложнее, чем считалось ранее.

Ранее было установлено, что дикий предок кукурузы – растение теосинте (Zea mays ssp. parviglumis) впервые в истории начали использовать жители юга современной Мексики в долине реки Бальсас. В початках теосинте было довольно сложно узнать нынешнюю кукурузу, они были тонкие и содержали всего двенадцать зерен, покрытых к тому же твердой несъедобной оболочкой. Но древние жители Мексики все-таки оценили это растение как источник пищи. 

Археолог Ричард Макнейш (Richard MacNeish) обнаружил в мексиканской пещере Кошкатлан (Coxcatlan) более тысячи початков. Позже радиоуглеродное датирование установило, что эти початки, а также аналогичные находки из пещеры Сан-Маркос относятся к 4700 или 3600 годам до н. э. Позже обнаружилось, что початки теосинте из пещеры Гила-Накитц (Guilá Naquitz) тоже могут претендовать на рекорд древности – они относятся примерно к 4300 году до н. э. В початках уже имелось не двенадцать, а примерно пятьдесят зерен. Микроботанические свидетельства использования теосинте в долине реки Бальсас относятся еще к более ранним временам, около 6700 года до н. э. Из первоначального центра, как предполагалось, уже окультуренная кукуруза распространилась на север и на юг. 

В 2016 году две независимые исследовательские группы проанализировали ДНК початков кукурузы 5000-летней давности из Южной Мексики и обнаружили, что древняя кукуруза еще не была до конца окультуренной. Мексиканская группа исследователей, которую возглавлял Жан-Филипп Вьель-Кальсада (Jean-Philippe Vielle-Calzada) выделила ДНК из початков, найденных в пещере Сан-Маркос в ходе раскопок 2012 года (их статья вышла в PNAS). Ученые из Дании и США под руководством Натана Уэлса (Nathan Wales) воспользовались одной из старых находок Ричарда Макнейша, хранящейся в Археологическом музее имени Роберта Пибоди (результаты представлены в Current Biology). В обоих образцах нашлось несколько генов, характерных для теосинте, а не для кукурузы. В частности, там еще имелся ген zagl1, благодаря которому зерна легко выпадают из початков. Это свойство выгодно для дикорастущего теосинте, но мешает сбору урожая культурной кукурузы, поэтому в ходе постепенной селекции оно было утрачено. 

В исследованных образцах имелись и гены, характерные для культурной кукурузы, в частности, одна из ключевых мутаций, в результате которой зерна теосинте утратили твердую оболочку. Но в целом известие о том, что 5000 лет назад окультуривание кукурузы находилось еще на ранней стадии, стало для ученых серьезным сюрпризом. В это время кукуруза уже точно вышла за пределы Месоамерики и выращивалась в Амазонии, а оказывается, что превращение теосинте в кукурузу в Мексике всё еще не закончено. Этот парадокс вдохновил Логана Кистлера (Logan Kistler) из Национального музея естественной истории Смитсоновского института на проведение масштабного палеогенетического исследования кукурузы. 

Хотя в работе Кистлера и его коллег из США, Великобритании, Ямайки, Бразилии, Дании, Чили и Норвегии, основную роль сыграла генетическая информация, но в ней также были использованы данные археологии и даже лингвистики. Ученые проанализировали ДНК 108 современных сортов кукурузы, собранных со всей Америки, из которых 40 были секвенированы авторами работы. Также были использованы 11 образов ДНК, извлеченных из древних остатков кукурузы и один образец из древнего теосинте. Для сравнения привлекли опубликованные ранее данные о геноме современной теосинте. 

Основной вывод ученых состоит в том, что распространение кукурузы из первоначального центра в нынешней Мексике предшествовало ее полному окультуриванию. Первые тысячелетия в Центральной Америке выращивалась кукуруза еще очень близкая по облику к дикому теосинте. Около 6500 лет назад кукуруза распространилась в юго-западные районы Амазонии, где к тому времени уже существовало земледелие и главной культурой была кассава (Manihot esculenta). Немного позже, чуть более четырех тысячелетий назад, кукуруза проникла в регион Анд и на юго-запад современных США. Во всех перечисленных центрах, включая и первоначальный центр окультуривания в Мексике, селекция кукурузы шла независимо. И уже после этого разделения возникла подлинно окультуренная кукуруза, генетически отличающаяся от теосинте. 

В итоге в каждом из центров возникла генетическая линия кукурузы. В дальнейшем появилась и пятая линия, названная панамериканской. Предполагается, что она появилась после вторичного проникновения кукурузы из Центральной Америки в Южную. 

В исследовании описывается также более поздний этап истории культурной кукурузы в Южной Америке. Согласно генетическим данным, приблизительно 1000 лет назад кукуруза распространилась от предгорий Анд на восток к побережью Атлантического океана. Помимо генетики об этом свидетельствует и историческая лингвистика. Согласно работе Эдуардо Рибейро, опубликованной в 2009 году, название кукурузы в языках семьи макро-же, распространенных на востоке Бразилии, заимствованно из аравакских языков, прародина которых располагается к западу от макро-же. Протоаравакское название кукурузы реконструируется *marikɨ. В языках семьи макро-же оно получило вид maki (язык каража), masiki (язык кипеа), madiqui (дзубукуа), maltßi (яте), maheky (короадо), maki (пури). Заимствование названия кукурузы из аравакских языков несомненно вне зависимости от того, признается ли единство всей семьи макро-же или она рассматривается как несколько независимых языковых групп. Предполагается, что непосредственным источником заимствования стал один из аравакских языков бассейна реки Шингу. 

Результаты исследования интересно сопоставить с палеолингвистическими данными о кукурузе в языках Америки, представленными в статье, вышедшей в 2014 году в журнале Ethnobiology Letters. Это исследование, проведенное группой во главе с Сесилом Брауном (Cecil H. Brown) из Университета Северного Иллинойса, представляет собой часть обширного проекта по созданию онлайн-ресурса «Paleobiolinguistic Atlas of New World Crops», где планируется собрать лингвистические данные как минимум по тридцати видам культурных растений. Помимо кукурузы уже опубликованы статьи Брауна и его коллег о названиях маниока, перца, фасоли и тыквы. 

Чтобы на основе лингвистических данных получить информацию об истории культурных растений, авторы этих исследований выявляют языковые семьи, для праязыков которых удается реконструировать слова, обозначающие эти растения. Далее при помощи программы The Automated Similarity Judgment Program (ASJP), о которой уже ранее рассказывалось в Pro Science, рассчитывается время, когда жили носители этого праязыка. А географическая локализация праязыка определяется разработанной Сёреном Вихманном (Søren Wichmann) и коллегами программой, которая основана на определении ареала с наибольшим языковым разнообразием внутри данной семьи. 

Самый древний праязык, имевший название для кукурузы, принадлежит к ото-мангской языковой семьи. На нем говорили примерно 6500 лет назад на юге центральной Мексики, что соответствует предположительному месту первичного окультуривания теосинте. Вторым по древности оказывается праязык тотосоке (позже его потомками станут тотонакские языки и языки михе-соке), распавшийся примерно в 4200 лет назад. Он тоже локализуется на юге Мексики. В Южной Америке самыми древними названиями кукурузы оказываются уже упоминавшееся протоаравакское *marikɨ, а также *šinki, засвидетельствованное только в южной ветви аравакской семьи. Возраст праязыка в обоих случаях составляет 4100 – 4400 лет. Следующий праязык с названием для кукурузы, существовавший 4000 лет назад, относится к пано-таканской семье, распространенной в регионе Анд, где сходятся границы Перу, Боливии и Бразилии. Аравакское и пано-таканское названия можно сопоставить с южноамериканской линией окультуривания кукурузы.