玉米代表什么(世界各大古文明都起源于东亚?(中5-1):玉米的起源与传播)

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玉米代表什么(世界各大古文明都起源于东亚?(中5-1):玉米的起源与传播)

世界上有三个公认的农业起源中心,中国、中东和中美洲,学术界的主流看法是:三个农业中心是独立起源的;本人的观点则是:三个农业中心确实是独立起源的,但创造它们的人群都来自东亚,而他们掌握的农业驯化和栽培技术也都来自东亚。在前面我已经证明了创造了中东农业文明的苏美尔人是来自东亚的蒙古人种,至于中美洲的印第安人,尽管不时地有人提出了欧洲、亚洲、中东和非洲的某个角落的族群到达美洲的猜想,但主流学术界没有人怀疑到达美洲的第一批居民是东北亚黄种人的后裔。

被后世的哥伦布称为印第安人的东亚黄种人是在什么时候用何种方法到达美洲的,目前学术界也已经有基本的共识。

传统上,据说从亚洲向北美的迁徙是通过陆桥进行的,陆桥曾经跨过现在的白令海和楚科奇海,将两大洲连接到一起。但是,“陆桥”是一个不正确的名词,除非有人认为,宽度比长度宽了一千多英里的建筑,也能称为桥;如果一定要这样称呼,那这桥的宽度实际上大约是纽约和奥马哈之间的距离,而整个白令山脉(今天的海峡)的长度不到六十英里。

在大约公元前80,000到10,000 BC(地质学时期,被称为威斯康星冰川)的大部分时间中,至少在部分白令海和楚科奇海浅层中,就像世界上大多数大陆架一样,由于这个冰河时代的整个大陆范围内的巨大冰川捕获了地球上的大量海水,因此该水位远高于海平面。实际上,这是将亚洲和北美完全融合为一个单一的陆地的结果,其连接位置是一大片地区(实际上是次大陆),成千上万平方英里,今天我们看到的海洋中分散的小岛,在1万多年前,从阿拉斯加和东北亚直至堪察加半岛最南端的威斯康星州,在冰河时期则是从当时裸露的地面升起的低矮山峰的顶端。

因而,印第安人到达美洲的路线可能有很多条。如果根据他们的语言推测,他们大约是分成三批到达美洲的。

由于印第安人在到达美洲之前是早就掌握了植物驯化技术的,所以一到达美洲就开始培育作物了,而并没有经过一个纯原始人需要的摸索过程,其中最重要的一些作物是:

玉米 土豆 甘薯

豆子 藜足类 木薯粉/木薯

南瓜 花生 鳄梨

红辣椒 番茄 菠萝

向日葵 花生/花生 可可/巧克力

就经济和文化影响而言,玉米和马铃薯是其中最重要的。总体而言,目前已有四十多种起源于美洲的作物扩散到了世界各地,对很多地区的农业都造成了重大影响。本文主要介绍其中最重要的玉米,以达到管窥全豹的目的。

玉米的起源

玉米是世界上最重要的农作物之一。我们不只是把它爆出来然后在玉米棒子上咀嚼;玉米可以变成面粉和糖浆,喂给牲畜,转化成乙醇,甚至可以用来做塑料。2016年至2017年间,全球玉米产量约10亿吨,玉米产量占人类食物总热量的6%以上。

玉米是西半球培植出来的最重要的农作物,现代玉米的诞生大约在10000年前印第安人到达中美洲不久。其起源地在墨西哥,并先后向北传播到加拿大,向南传播到阿根廷。虽然不能完全排除在南美洲其他次中心起源的可能性,但从考古上看,墨西哥的特瓦坎谷发现的玉米是最古老的(7000年)。

墨西哥的古代农民在选择玉米(种植)种子时采取了第一步驯化措施——选种。这些农民注意到并非所有的植物都是一样的。一些植物可能长得比其他植物大,或者一些果仁味道更好,或者更容易磨碎。农民们把具有这些特性的谷粒保存了下来,并将其在下一季种植下去。这一过程被称为选择性育种或人工选择。随着时间的推移,玉米的棒子变得越来越大,玉米粒有更多行,最终形成了现代玉米的形态。



有记载的最早的“玉米”无疑是teosinte(一种墨西哥类蜀黍);公元前5000年teosinte的雌性花序已达到一定程度的特殊化,排除了种子自然进化的可能性,因此,有记录以来最古老的玉米就是人类驯化出来的。

几十年来,玉米野生祖先的身份一直是个谜。虽然其他谷物如小麦和水稻都有明显的野生亲缘关系,但没有一种野生植物长得像玉米,玉米穗上排列着柔软的淀粉粒。玉米在考古记录中的突然出现使科学家们感到困惑。一般认为进化是通过微小的变化逐渐发生的。为什么玉米会突然出现?

多年来,人们提出了许多关于玉米起源的理论,其中只有两个在今天还能得到认真的考虑。一种是teosinte (Zea mexicana)是野生玉米的祖先,另一种是野生荚玉米(a wild pod corn),现已灭绝的野生玉米,是家养玉米的祖先。也许更多的玉米研究者似乎接受了第一种理论,但也有其他人相信第二种理论。

后来通过遗传学的研究,科学家才确定玉米的野生祖先是一种名为teosinte的草。teosinte看起来不像玉米,特别是当你把它的果仁和玉米的比较时。但在DNA水平上,两者惊人地相似。它们有相同数量的染色体和非常相似的基因排列。事实上,teosinte可以与现代玉米品种杂交,形成玉米teosinte杂交种,可以继续自然繁殖。这就足够确定玉米和teosinte属于同一物种。

乔治•比德尔是最早充分认识到teosinte和玉米之间密切关系的科学家之一。在20世纪30年代,比德尔研究了teosinte玉米杂交种,发现它们的染色体高度相容。后来,他培育了大量的玉米杂交种,并观察了它们后代的特性。比德尔运用遗传的基本规律,计算出了玉米原种与玉米精氨酸之间最显著的差异只有5个基因。

另一组科学家利用更现代的技术分析了从玉米子嗣中提取的DNA。他们还注意到,基因组中大约有5个区域(可能是单个基因或基因组)似乎控制着玉米和玉米之间最显著的差异。

《基因组生物学》杂志发表了一篇关于人口统计学或人口规模的变化如何影响玉米的遗传学的研究文章。该研究表明,玉米植物驯化带来的遗传“瓶颈”如何增加当今作物基因组中不利突变的发生率。该研究的资深作者,生态学、进化和有机生物学助理教授马修·哈福德(Matthew Hufford)说,大约在一万年前,在墨西哥中部通过选择理想的(Teosinte)性状将玉米驯化。从那以后,驯化的玉米已经遍布整个美洲。但是,随着早期农民选择具有作物生产所需的特定性状的植物,他们也制造了瓶颈,限制了可用基因库的多样性。

哈福德说:“当人口更多时,自然选择通常最有效。” “否则,漂移和偶然性会增加有害等位基因的数量,这就是我们在这里看到的。”

有害基因等位基因或玉米基因组中的不利突变由于驯化而增加了频率,并随着玉米的传播而变得更加普遍。这项研究表明,它的起源距离更远。这些突变使植物更难以生存和繁殖。

哈福德说,例如,南美洲安第斯山脉地区的玉米品种,地理上的孤立给农作物带来了进化压力,显示出有害突变的数量增加。

哈福德及其研究团队(包括第一作者和博士后研究员Li Wang)对31个玉米品种和4个teosinte品种的基因组进行了测序。地理比较以及对各种遗传标记的分析,使研究人员可以将进化的时间表整合在一起。时间轴显示了大约10,000年前野生物种与驯养物种之间的分裂。

但是哈福德说,基因流,或者说驯化物种与端粒蛋白的杂交,可能有助于玉米植物适应新的环境条件,因为玉米传播到了整个大陆的高海拔地区,而且还减少了玉米中有害的等位基因的数量。哈福德说,这种新的理解可能有助于科学家预测其他驯化物种,例如农作物,如何适应新的地理和环境环境。

除了在玉米的起源中可能起到的作用外,teosinte对玉米的进化同样有着重要的影响。特别是在墨西哥,玉米和teosinte之间的渗入很可能发生了几个世纪,并一直持续到今天。这两个物种的形态学和细胞学上的互相影响都很明显。我们也有理由相信,玉米对某些病毒的抗性基因是通过teosinte的渗入而得到的。

玉米的起源无法确定的一个原因是,旨在解释起源的假设无法通过实验加以验证。因此,与其纠缠于确定玉米的起源,不如更多地了解在该物种中发现的显著变异性,科学也许会更好地服务于人类。

我们唯一可以肯定的是,如果没有人类持续不断的种植和育种,今天人类拥有的这种玉米,就不会存在。这是人类的发明,是野生自然不存在的植物。它只有在人类的种植和保护下才能生存。

近年来,遗传学家利用先进的分子生物学工具,精确定位了一些影响较大的基因以及基因组中对玉米驯化产生微妙影响的许多其他区域的作用。

玉米的传播

尽管玉米的栽培历史至少有7000年,但它传播到美洲大陆其它地方的速度差别很大。

甲,北美

由于北美印第安人从流动狩猎和采集的生活方式转变为定居农业比较晚,玉米、豆类和南瓜的种植被引入北美西南部和东南部是比较晚的,直到大约一千年前,现在被称为新英格兰南部的地区才开始种植玉米。

新英格兰的印第安人在家庭花园和邻近村庄的更广阔的田地里种植玉米。农田经常被控制燃烧清理,这不仅丰富了土壤,也丰富了动植物群落。刀耕火种的农业也有助于创造一个没有灌木丛的开放森林环境,这使得植物采集和狩猎更加容易。

农田是由一堆小土堆组成的,每隔一米或两米,有时成排放置,有时随机放置。玉米粒和豆子被种植在隆起的土壤中,为豆藤的生长提供玉米杆的支撑。在土堆之间的空地上种上了南瓜或香醇的种子。这三种作物在田间和综合营养上相辅相成。

美洲原住民发现,与野生动植物不同,多余的玉米可以在不损害环境的情况下种植和收获。新英格兰南部的部落收获了大量的玉米,并把它们堆在垫子上晒干。一家通常有两到三个玉米干堆,每个含有12到20蒲式耳的谷物。多余的玉米将被储存在地下储藏坑中,通过巧妙地建造和内衬草,可以防止霉变或腐败,然后供冬季食用。

1674年约瑟林在欧洲的记载表明,美洲土著人用袋子和麻袋来储存玉米粉,“当暴风雨等天气让他们无法出去采集食物时,他们就会利用玉米粉”。干粮是旅游的好食物。罗杰-威廉姆斯在1643年描述了印第安人用的小旅行篮:“我和200人一起旅行过。一次就要100个。在树林里走了好几英里,每个人都背着一个小篮子,有时中间还套着一条中空的皮腰带,(一个)足够一个人吃三四天。”。

许多美洲原住民的传统、故事和仪式围绕着玉米,玉米是“三姐妹”(玉米、豆子和南瓜)之一。即使在新英格兰,玉米是如何被带到这里的美洲土著人或引进这里的,也有很多不同。一般来说,在新英格兰南部,玉米被描述为与西南方向相关的神考坦托维特的礼物;玉米和豆子的果仁是由乌鸦或其他版本的黑鸟送来的。乌鸦负责带来玉米,即使破坏了玉米地也不会受到伤害。另一些阿尔冈琴的传说则记载了一个人从伟大的圣灵那里带来的玉米作为感谢的礼物。

乙,南美

2018年的一个研究表明,玉米从墨西哥传播到南美时,可能还是半野生原生玉米。最新发表在《科学》杂志上的研究表明,玉米驯化的最后阶段在一个以上的地方发生了不止一次。这一发现发表在2017年12月13日的《科学》杂志上,由来自14个机构的多学科的科学家通过国际合作完成。史密森国家自然历史博物馆古基因组学和古植物学馆长、该项研究的主要作者洛根·基斯特勒(Kistler)说,他们的叙述加深了研究人员对人类和玉米之间漫长、共享的历史的理解,这对于管理我们与喂养我们的植物之间脆弱的关系至关重要。”他说:“正是驯化植物的长期进化史使它们适应了当今的人类环境。”“认识到历史为我们评估玉米的未来提供了工具,因为我们继续大幅改变我们的全球环境,增加我们对全球土地的农业需求。”

史密森尼大学(Smithsonian)的科学家和合作者的这项研究,可能正在修订玉米起源和传播的历史。利用遗传和考古证据,研究人员发现,如今仍具有野生祖先许多特征的玉米的前身很可能是在6500年前从墨西哥带到南美的。数千年来,墨西哥和西南亚马逊地区的农民一直在改良作物,直到完全驯化为止。

2007年6月,在秘鲁印加圣谷的Salineras de Maras的Cuscu和Machu Pichu附近发现了玉米品种。玉米的历史始于其野生祖先teosinte。Teosinte与今天吃的玉米几乎没有相似之处:它的穗轴很小,几乎没有坚不可摧的外壳保护着很少的谷粒。多年来,遗传学家和考古学家一直推断,Teosinte向玉米的转化开始于大约9000年前的墨西哥南部热带低地。与墨西哥和中美洲其他地区的teosinte相比,今天在该地区野生的teosinte在基因上更类似于玉米,尽管它们都与数百种基因保持着与​​驯化作物的分离。

在亚马逊西南部和秘鲁沿海地区,古代沉积物中发现的微小花粉和其他有韧性的植物遗迹表明,大约有6500年前完全使用了玉米的驯化历史,研究人员最初认为,必须完全从北方将玉米完全驯化。随着人们向南迁移并遍及美洲。

Kistler说:“据我们进行研究前所能告知的那样,墨西哥似乎发生了一次驯化事件,人们在驯化发生后将其传播到了南部。”


第一次驯化的玉米


第二次驯化的玉米


但是几年前,当遗传学家对在墨西哥发现的具有5000年历史的玉米的DNA进行测序时,这个故事变得更加复杂。遗传结果表明,他们发现的是原玉米-它的基因是在端粒和驯化植物中发现的基因的混合物。根据古老的DNA,该植物缺乏teosinte坚韧的核壳,但是这种原玉米还没有获得其他特性,最终使玉米成为实用的粮食作物。

Kistler说:“但是从6500年前到欧洲殖民时期,一直在西南亚马逊地区持续种植玉米。” “如何才能在亚马逊西南部拥有这种蓬勃发展,完全驯化的玉米综合设施,同时,在墨西哥的驯化中心附近,驯化过程仍在进行中?”

2017年4月,在乌拉圭罗查州拉帕洛玛举行的种子交易会上,瓜拉尼人神圣的玉米Avati ete'i品种繁多。尽管该团队使用基因库中精选的玉米进行这项研究,但Embrapa的民族植物学家和农场保护主义者Fabio Freitas表示,他与亚马逊森林南边界的土著群体一起保护传统栽培植物的工作有助于指导有关玉米如何进行讨论的讨论。过去可能已经扩散了。研究小组确定了植物之间的遗传关系,并发现了几个不同的谱系,每个谱系与其共同祖先teosinte有相似的相似度。

为了试图解开这个谜团,Kistler的研究小组对生长在美洲各地的100多种现代玉米进行了基因比较,重建了这种植物的进化史,其中包括40种新测序的玉米品种,其中许多来自南美洲东部低地,在以前的研究中代表性不足。其中许多品种是在过去60年中与土著和传统农民合作收集的,并在巴西政府农业企业Embrapa的genebank进行管理。Embrapa的一位民族植物学家和农场保护主义者Fabio Freitas说,他与来自亚马逊森林南部边界的土著群体一起保护传统种植植物的工作有助于指导人们讨论过去玉米扩散可能是如何进行的。11种古代植物的基因组,包括9个新排序的考古样本,也是分析的一部分。研究小组绘制了这些植物之间的遗传关系图,并发现了几个不同的谱系,每个谱系都与它们的共同祖先Teosite有一定程度的相似性。换句话说,Kistler解释说,玉米驯化的最后阶段在不止一个地方发生过一次。

“这项研究从根本上改变了我们对玉米起源的理解,”沃里克大学生命科学学院的研究合著者罗宾·阿拉比说它表明,玉米并没有一个简单的起源故事,它在离开祖国之前并没有真正形成我们所知道的作物。”

基斯特勒说,起初,基因证据令人费解。但当他和他的合作者开始整合他们对南美洲历史的了解时,一幅玉米如何在整个大陆传播的画面出现了。

丙,向世界其它地区的传播

1492年,哥伦布在古巴发现了玉米,1499年他把玉米带回西班牙。之后,随着世界航海业的发展,玉米才有机会逐渐传至世界各地。

自公元1492年以来,世界人口增长了4-5倍,并在1650-1850年间翻了一番。这与美洲植物在旧大陆的传播是有很大关系的。

玉米(美洲玉米)在农学和全球经济影响方面最为重要。玉米在不同的气候区都有良好的收成,在稻米干燥而小麦湿润的地区却很繁荣。因此适合两者之间的利基。玉米生长迅速,产量几乎是小麦的两倍。

玉米:730万卡路里/公顷

小麦:420万卡路里/公顷

玉米在欧洲的种植当然是最早的。在《国富论》中,亚当·斯密(Adam Smith)讨论了古代的玉米价格。显然,诸如“ Chronicon Preciosum:或英国货币帐户,最近600年间玉米和其他商品的价格”(写于1707年)之类的书记录了玉米的价格。这似乎表明,至少从1707年开始,欧洲人就开始食用玉米。

在过去的100年中,玉米在西南欧的部分地区以及后来在东南欧的使用和形式都经历了复杂的变化。在非洲、印度和中国的部分地区,玉米继续适合各种生态圈。正是来自世界各地的植物的组合推动了经济的发展,并导致了人口的指数增长。在欧洲,玉米与小麦,大麦,白菜,甜菜和马铃薯结合在一起。在非洲,玉米与小米,高粱,山药和甘薯结合在一起。最后,在亚洲,玉米与大米或小米,芋头,地瓜和小麦结合在一起。正是这些多样化的组合使玉米对世界其他地区变得如此重要,因为它增加了其他农作物作为粮食和牲畜饲料的数量。

丁,玉米在中国的传播

到了16世纪中期,玉米传到了我国,开始在中国进行种植。最早的记载见于明朝嘉靖三十四年成书的《巩县志》,称其为“玉麦”,其后嘉靖三十九年《平凉府志》称作“番麦”和“西天麦”。“玉米”之名最早见于徐光启的《农政全书》。

到了明朝末年,玉米的种植在我国已达十余省,吉林、浙江、福建、云南、广东、广西、贵州、四川、陕西、甘肃、山东、河南、河北、安徽等地都种。但别看这么多地方种,玉米在那个时候还是被人们视为珍稀之物,到了清代乾隆时期,玉米还是御用之物,由内务府专职提供。19世纪以后,由于商品经济发展,经济作物栽培面积不断扩大,加以全国人口大幅度增殖,北方地区又限于水源,粮食生产渐难满足需要,玉米栽培发展到平原地区。到20世纪30年代,玉米在全国作物栽培总面积中已占9.6%,在粮食作物中产量仅次于稻、麦、粟居于第4位;50年代起,玉米栽培有更大发展,播种面积远远超过了粟而跃居第3位。

如今,除原产地美洲以外,中国是玉米种植最为普及的地区之一。

玉米的种类

玉米在今天有很多品种。最常见的类型是樱桃玉米、马齿型玉米、甜玉米,当然还有爆米花玉米。

樱桃玉米,有一个坚硬的外壳和一系列从白色到红色的谷粒。如今,大多数樱桃玉米种植在中美洲和南美洲。

马齿型玉米,常被称为“田间玉米”,常被用作牲畜饲料。它也是制造工业产品和各种食品时使用的主要玉米品种。它可以是白色的也可以是黄色的。

甜玉米,通常在玉米棒子上吃,也可以罐装或冷冻。甜玉米很少加工成饲料或面粉。甜玉米之所以得名,是因为它比其他类型的玉米含有更多的糖。

爆米花玉米,其实也是一种樱桃玉米,有一个柔软的淀粉中心,上面覆盖着一层非常坚硬的外壳。当爆米花被加热时,谷物内部的天然水分转化为蒸汽,形成足够的压力,使谷物爆炸。当核爆炸时,你喜欢吃的白色淀粉团形成。

玉米的用途

玉米是很多人饮食的重要组成部分。除此之外,玉米植株的几乎所有部分都有一定用途。在某些地区,玉米外壳可以编织成面具、运动鞋、睡垫、篮子或玉米壳娃娃。玉米芯可以用作燃料、游戏飞镖或仪式用。

玉米在甜点和苏打水中的应用是当今玉米的主要用途之一。就像印第安人依赖玉米作为他们饮食的主要部分一样,今天很多美国人生活中都很难离开玉米。用来做衣服的布料是用玉米淀粉增强的;早餐吃的鸡蛋是用玉米喂养的;许多人喜欢的软饮料都加了玉米糖浆。

学习的课本和从图书馆借出的书是用玉米淀粉装订的。用来印刷它们的墨水含有玉米油。乙醇是由玉米制造的。载你上下学的汽车可能是由含乙醇的燃料驱动的。玉米还用于胶水、鞋油、阿司匹林、墨水、棉花糖、冰淇淋和化妆品等产品中。

每天人们都在开发利用玉米的新方法,我们唯一的局限是我们的想象力。

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