Роковое решение
Новое исследование прослеживает скрытую историю корней кукурузы в долине Теуакан и показывает, как человеческие руки и изменение климата сформировали одну из важнейших сельскохозяйственных культур в мире.
Когда кукуруза впервые отделилась от своего дикого предка, теосинте , в долинах Центральной Мексики около 9000 лет назад, её надземная часть претерпела радикальные изменения. Зёрна, когда-то заключённые в твёрдую, несъедобную оболочку, разбухли, превратившись в мягкие, крахмалистые зерна. Но под поверхностью произошли не менее важные, хотя и менее заметные, изменения.
Недавнее исследование в журнале New Phytologist1предполагает, что корни кукурузы — эти невидимые структуры, связывающие растение с почвой — сформировались под воздействием как сельскохозяйственной деятельности человека, так и естественных изменений климата и почвы на протяжении тысяч лет (Лопес-Вальдивия и др., 2025).
«Мы реконструировали фенотипы корней кукурузы и теосинте, а также окружающую среду долины Теуакан… используя комбинацию древней ДНК, палеоботаники и функционально-структурного моделирования, чтобы реконструировать, как признаки корней развивались с течением времени», — сказал Джонатан Линч, исследователь питания растений и старший автор исследования.
Корни в глубине времени
Исследователи построили свой анализ на одном из самых богатых археологическими находками регионов Мезоамерики: долине Теуакан. Долина известна одними из самых ранних свидетельств одомашнивания кукурузы, а её почвы и пыльцевые образцы хранят следы изменений окружающей среды за последние 18 000 лет.
Объединив древнюю ДНК с компьютерным моделированием (модель OpenSimRoot), команда проследила, как корни кукурузы менялись в зависимости от климатических условий и меняющихся методов выращивания.
Выделились три ключевых эволюционных изменения:
- Меньше узловых корней — поверхностные корни, растущие из основания стебля, пришли в упадок, уступив место более глубоким корням.
- Развитие многорядной корковой склеренхимы — плотной ткани, которая позволяет корням проникать в более твердые и сухие почвы.
- Больше семенных корней — рано развивающихся корней, которые закрепляют сеянцы и извлекают питательные вещества на их наиболее уязвимой стадии.
Эти изменения свидетельствуют о том, что кукуруза адаптировалась не только к выращиванию человеком, но и к колебаниям количества осадков, деградации почвы и повышению уровня CO₂ в атмосфере.
Земледелие, климат и эволюция корней
Исследование выявило три отдельные фазы эволюции корня:
- 12 000–8 000 лет назад : повышение уровня CO₂ способствовало более глубокому развитию корней, помогая ранней кукурузе впитывать воду и питательные вещества снизу.
- Около 6000 лет назад : орошение распространилось по долине, что способствовало более глубокому проникновению азота в почву. Кукуруза с тканями, предназначенными для глубокого проникновения, процветала.
- 3500 лет назад : Интенсификация сельского хозяйства и истощение почв сделали ранние корневые системы критически важными. Появилось больше семенных корней, что обеспечило быстрое укоренение сеянцев в неблагоприятных почвах.
«Исследование показывает, что фенотипы корней, которые повышают продуктивность растений в условиях азотного стресса, важны для адаптации кукурузы к изменяющимся методам ведения сельского хозяйства», — пояснил ведущий автор Иван Лопес-Вальдивия.
Археология встречается с ботаниологией
Для археологов это исследование добавляет подземный слой в историю одомашнивания. Хотя обугленные початки и жернова документируют роль кукурузы на поверхности, корни редко оставляют прямые следы. Тем не менее, реконструируя их эволюцию, исследование связывает воедино изменения окружающей среды, жизнеобеспечение человека и биологию культуры, которая теперь кормит большую часть планеты.
Результаты также показывают, что отношения между растениями и человеком не были односторонними. Фермеры выбирали растения с более крупными зернами, но почва и климат подтолкнули виды в направлениях, которые оказались важными для долгосрочного выживания.
С нетерпением жду
Поскольку кукуруза остаётся одной из самых распространённых культур сегодня, древний танец между корнями, почвой и возделыванием человеком может стать уроком на будущее. Рост уровня CO₂ и изменение режима осадков вновь ставят под угрозу стабильность урожая. Понимание того, как древняя кукуруза адаптировалась к изменениям, может помочь в селекционных программах сегодня.
«Это не только интересно с исторической точки зрения... это также дает некоторое представление о том, что мы можем сделать с корнями кукурузы в будущем, чтобы сделать их более адаптированными к меняющимся условиям», — отметил Линч.
Источник: www.anthropology.net
