O DNA antigo continua a reescrever a história de 9.000 anos que moldou a sociedade do milho

Tão vital quanto o milho, ou o milho, é para a vida moderna, ainda existem lacunas na compreensão de sua jornada através do espaço e do tempo. Agora, uma equipe co-liderada por pesquisadores do Smithsonian usou DNA antigo para preencher algumas dessas lacunas.

Um novo estudo, revelando detalhes da história de 9.000 anos do milho, é um excelente exemplo das maneiras como a pesquisa básica sobre o DNA antigo pode fornecer informações sobre a história humana que de outra forma seriam inacessíveis, disse o co-autor. Logan Kistler, curador de arqueogenômica e arqueobotânica do Museu Nacional de História Natural do Smithsonian.

“A domesticação, a evolução das plantas selvagens ao longo de milhares de anos nas culturas que nos alimentam hoje, é possivelmente o processo mais importante da história da humanidade, e o milho é uma das culturas mais importantes atualmente cultivadas em o planeta “, disse Kistler. . “Compreender mais sobre o contexto evolucionário e cultural da domesticação pode nos fornecer informações valiosas sobre esse alimento do qual dependemos tão completamente e seu papel na formação da civilização como a conhecemos.”

Na edição de 14 de dezembro da revista procedimentos da Academia Nacional de Ciências, Kistler e uma equipe internacional de colaboradores relatam os genomas totalmente sequenciados de três orelhas de aproximadamente 2.000 anos do refúgio de rocha El Gigante, em Honduras. A análise dos três genomas revela que essas variedades milenares de milho da América Central tinham ascendência sul-americana e adiciona um novo capítulo a uma história complexa que surge da história da domesticação do milho.

“Mostramos que os humanos transportaram milho da América do Sul de volta ao centro de domesticação no México”, disse Kistler. “Isso teria proporcionado uma infusão de diversidade genética que pode ter adicionado resiliência ou aumentado a produtividade. Também ressalta que o processo de domesticação e melhoramento da colheita não segue apenas em linha reta”.

Os humanos começaram a criar seletivamente o ancestral selvagem do milho teosinto há cerca de 9.000 anos no México, mas as variedades parcialmente domesticadas da cultura não alcançaram o resto da América Central e do Sul por mais 1.500 e 2.000 anos, respectivamente.

Por muitos anos, o pensamento convencional entre os estudiosos foi que o milho foi primeiro totalmente domesticado no México e depois espalhado em outros lugares. No entanto, depois que as orelhas de 5.000 anos encontradas no México revelaram-se apenas parcialmente domesticadas, os estudiosos começaram a reconsiderar se esse pensamento capturava toda a história da domesticação do milho.

Então, em um estudo histórico de 2018 liderado por Kistler, os cientistas usaram o DNA antigo para mostrar que, embora os primeiros passos para a domesticação do teosinto ocorressem no México, o processo ainda não estava completo quando as pessoas começaram a conduzi-lo em sua direção. sul, para a América Central e do Sul. Em cada uma dessas três regiões, o processo de domesticação e melhoramento das lavouras progrediu em paralelo, mas em velocidades diferentes.

Em um esforço anterior para focar nos detalhes dessa história de domesticação mais rica e complexa, uma equipe de cientistas, incluindo Kistler, descobriu que os restos de milho de 4.300 anos do refúgio de rocha El Gigante na América Central vieram de um local totalmente domesticado. e domesticado. variedade altamente produtiva.

Surpreso ao encontrar milho totalmente domesticado em El Gigante coexistindo em uma região não muito longe de onde o milho parcialmente domesticado foi descoberto no México, Kistler e o co-líder do projeto Douglas Kennett, antropólogo da Universidade da Califórnia, Santa Bárbara, se reuniram-se para determinar a origem do milho El Gigante.

“O refúgio de rocha El Gigante é notável porque contém restos de plantas bem preservados que abrangem os últimos 11.000 anos”, disse Kennett. “Mais de 10.000 restos de milho foram identificados, de espigas inteiras a caules e folhas fragmentados. Muitos desses vestígios datam de uma data posterior, mas através de um extenso estudo de radiocarbono, pudemos identificar alguns vestígios que datam de 4.300 anos. .. “

Eles procuraram por espigas de milho, grãos ou qualquer outra coisa que pudesse produzir material genético nos estratos arqueológicos ao redor do refúgio de rocha El Gigante, e a equipe começou a trabalhar para sequenciar algumas das amostras de milho de 4.300 anos do local, os vestígios mais antigos do local. cultura. em El Gigante.

Por dois anos, a equipe tentou sequenciar 30 amostras, mas apenas três eram de qualidade adequada para sequenciar um genoma inteiro. Todas as três amostras viáveis ​​vêm da camada mais recente da ocupação do refúgio de rocha: o carbono data de 2.300 a 1.900 anos atrás.

Usando os três genomas de milho sequenciados do El Gigante, os pesquisadores os analisaram contra um painel de 121 genomas publicados de várias variedades de milho, incluindo 12 derivados de espigas e sementes de milho antigas. A comparação revelou fragmentos de sobreposição genética entre as três amostras do refúgio de rocha hondurenho e as variedades de milho sul-americanas.

“A ligação genética com a América do Sul era sutil, mas consistente”, disse Kistler. “Repetimos a análise muitas vezes usando diferentes métodos e composições de amostra, mas ainda obtivemos o mesmo resultado.”

Kistler, Kennett e seus coautores em instituições colaboradoras, incluindo Texas A&M University, Pennsylvania State University, bem como o Francis Crick Institute e a University of Warwick no Reino Unido, levantam a hipótese de que a reintrodução dessas variedades sul-americanas na América Central poderia ter promovido o desenvolvimento de variedades híbridas mais produtivas na região.

Embora os resultados cobrem apenas amostras de milho El Gigante datadas de cerca de 2.000 anos atrás, Kistler disse que a forma e a estrutura das orelhas da camada de aproximadamente 4.000 anos sugere que elas eram quase tão produtivas quanto aquelas que ele e seus coautores. estavam. capaz de sequenciamento. Para Kistler, isso significa que o melhoramento da colheita altamente bem-sucedido provavelmente ocorreu antes e não durante os 2.000 anos intermediários que separam essas camadas arqueológicas em El Gigante. A equipe também levanta a hipótese de que foi a introdução de variedades de milho sul-americanas e seus genes, provavelmente há pelo menos 4.300 anos, que pode ter aumentado a produtividade do milho na região e a prevalência do milho na dieta das mulheres. pessoas que viveram. na região mais ampla, conforme encontrado em um estudo recente liderado por Kennett.

“Estamos começando a ver uma confluência de dados de vários estudos na América Central, indicando que o milho estava se tornando uma cultura básica mais produtiva e de crescente importância dietética entre 4.700 e 4.000 anos atrás”, disse Kennett.

Juntamente com o estudo recente de Kennett, essas últimas descobertas sugerem que algo importante pode ter ocorrido na domesticação do milho há cerca de 4.000 anos na América Central, e que uma injeção de diversidade genética da América do Sul pode ter tido algo a ver com isso. Este momento proposto também se alinha com o surgimento das primeiras comunidades agrícolas estabelecidas na Mesoamérica que eventualmente deram origem a grandes civilizações nas Américas, os Olmecas, Maias, Teotihuacan e astecas, embora Kistler tenha sido rápido em apontar que essa ideia ainda é relegada para especulação.

“Mal podemos esperar para entrar em detalhes sobre o que aconteceu exatamente há cerca de 4.000 anos”, disse Kistler. “Existem tantas amostras arqueológicas de milho que não foram analisadas geneticamente. Se começarmos a analisar mais dessas amostras, poderemos começar a responder a essas perguntas incômodas sobre a importância dessa reintrodução de variedades sul-americanas”.

Financiamento e suporte para esta pesquisa foram fornecidos pelo Smithsonian, a National Science Foundation, a Pennsylvania State University e o Francis Crick Institute.