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玉米起源的启示

1493年,哥伦布从美洲加勒比海地区取得了一种基因修饰(GM)的粮食作物,并把它带回了欧洲。 这种后来遍及了世界各地的作物就是玉米。如今,玉米是世界产量最多的粮食作物之一,它的颗粒可以作为人类的食物,茎、叶等可以供牲畜食用,胚乳可以提取油料。近年来,人们还尝试使用玉米酿制乙醇,从而作为替代和补充汽油的燃料。 这样一种重要作物,完全是自然送给人类的礼物吗?其实不是。如果没有人类的播种和管理,玉米作为一种天然作物在自然界其实并没有太多的生存优势。 生物学家一直在思考玉米起源的问题。最先进入生物学家视野的是墨西哥的野草,名叫墨西哥假蜀黍(Teosinte)。生物学家在很晚的时候才注意到假蜀黍和玉米的亲缘关系。19世纪末,墨西哥农学家首次人工培育出了假蜀黍和玉米的杂交品种。而且,自然界中也有一种和这种杂交植物相似的品种。这一发现引起了生物学家的兴趣,它意味着研究假蜀黍可能有助于弄清楚玉米的起源。 美国农业部的生物学家柯林斯赶到墨西哥,收集了许多假蜀黍的种子。一些种子辗转到了美国康奈尔大学的研究生比德尔的导师爱默生手中。 比德尔后来因为“一个基因一个酶”的学说分享了1958年诺贝尔奖。他也为玉米起源的问题作出了贡献。爱默生让比德尔把玉米和假蜀黍杂交。不出所料,杂交产物能够一代代地繁育下去。爱默生和比德尔还研究了杂交产物的染色体,他们的结论是:玉米和假蜀黍是同一个物种。后者是前者的野生祖先。 然而,在几年之后的1938年,另一位美国遗传学家曼格尔斯多夫提出了和他们相反的理论。曼格尔斯多夫认为,玉米起源于一种已经灭绝的物种,而假蜀黍反而是由玉米和一种南美洲的野草摩擦禾杂交而来的。 曼格尔斯多夫有理由相信自己的理论是正确的。因为玉米和假蜀黍的差别实在不小。玉米的种子密实地分布在一个轴上。在中国北方,人们常常把玉米叫做“棒子”。“棒子”贴近玉米的主茎生长,每一个“棒子”有上百颗种子。 而当人们看到假蜀黍穗的时候,多半不会把它和玉米联系起来。假蜀黍的穗没有粗大的轴。穗都生长在茎分支的顶端,每个穗最多只有十几颗种子,它们被坚硬的果壳包裹,很容易脱落。就算有一副好牙齿,如果想吃假蜀黍的种子,也最好把它磨碎了再吃。 那么,古人在短时间里真的可以把一种野草改造成高产并且可口的主粮吗?曼格尔斯多夫的怀疑是有理由的。比德尔与他争论了很多年。上个世纪70年代,比德尔退休之后,去墨西哥各地收集假蜀黍的种子。 探索玉米起源问题真相的任务落在了新一代的生物学家身上。当比德尔和爱默生首次提出玉米起源于假蜀黍这一主张的时候,分子生物学还没有诞生。如今,生物学家已经可以在分子水平上检查生物间的亲缘关系。 最终,遗传学家德布勒(Doebley)等人通过研究比德尔收集的种子,发现了非常坚实的证据———玉米和假蜀黍的基因组仅仅有几个区域不同,证明玉米起源于假蜀黍。由此证实了爱默生曾经提出的一个理论,即假蜀黍只要通过少数几个遗传突变,就能变成玉米。德布勒发现,有两个基因的突变,对于假蜀黍变成玉米,起了特别重要的作用。 从玉米的遗传突变能推断出它诞生的时间。德布勒估计,玉米应该起源于6000年到1万年前墨西南部哥巴尔萨斯河附近的地区。上世纪60年代从墨西哥发现了一些玉米轴化石,测试表明,它们的历史已有6000年之久。 研究玉米的起源问题不仅是为了满足人类的好奇心,也为生物学家探索基因突变改变生物提供了一些线索。远古的墨西哥人尽管并不懂得遗传学,但他们通过对假蜀黍一代代的优选,最终创造出了玉米,有一些生物学家把它称作远古的转基因作物,或许,这对我们认识今天的转基因作物有一些启示。

来源:中国养殖技术网

2009-1-7
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