Ознаки культурних рослин формувалися незалежно • Олена Наймарк • Новини науки на "Елементи" • Еволюція, Археологія

Ознаки культурних рослин формувалися незалежно

Гарбуз – одна з найбільш ранніх овочевих культур, була адаптована людиною близько 12-10 тисяч років тому в центральних районах Південної Америки. Фото з сайту avrdc.org

Сучасні відомості по археоботаніке складаються в несподівану картину окультурення рослин. Становлення культурних сортів починалося майже завжди за кілька століть чи навіть тисячоліть до освіти осілих господарств. Культурні сорти відбувалися незалежно в різних регіонах світу, формуючи незалежно і конвергентно корисні для господарювання ознаки. Різні ознаки розвивалися неоднаковими темпами: так, колос з неопадающіх насінням всюди виводився швидше, ніж великі насіння. При цьому темпи формування тієї чи іншої ознаки були подібними в різних центрах землеробства.

У міркуваннях про штучне відборі часто підкреслюється його усвідомлена спрямованість і висока швидкість. Ці риси часто розглядаються як основні відмінності штучного відбору від природного. Така позиція виправдана в повній мірі, коли мова заходить про селекцію XIX і XX століть, про генну інженерію XXI століття. Але якщо повернутися до початку штучного відбору – до становлення перших сільськогосподарських культур, то ці відмінності стають менш явними.Появі перших аграрних поселень передував дуже довгий період коеволюції господарсько цінних рослин і людських суспільств. До такого висновку прийшли археологи і біологи з декількох університетів світу (Університетського коледжу Лондона і Уорікського університету, Університету Канберри, Пекінського університету і Нью-Йоркського університету, включаючи його відділення в Абу-Дабі), орієнтуючись на суму археоботаніческіх даних з усіх районів світу. Як з'ясувалося, штучний відбір йшов у всіх районах приблизно з постійною швидкістю і важливі господарські ознаки формувалися в культурах з більш-менш однаковою швидкістю. При цьому для кожного такого ознаки визначається специфічний темп розвитку.

До теперішнього часу археологи зібрали велику кількість залишків рослин в місцях поселення древніх людей. Дехто ставиться до окультурених різновидах, як можна зрозуміти з їх морфологічними особливостями. Наприклад, у диких злаків дозрілі колоски разом з лусками легко відвалюються від стебла, залишаючи характерний слід, рубець. У окультурених рослин таких рубців немає, так як хліборобові вигідно мати справу з різновидами,у яких насіння не опадають самі, а дозрілі колоски відвалюються тільки при сильному ударі, при обмолоті. За наявності такого рубця культурні злакові відрізняються від диких. Інша ознака культурних рослин – товщина насінної оболонки. Товста оболонка пов'язана з необхідністю затримати проростання насіння в позаурочний сезон. Для аграрного господарства ця ознака шкідливий: потрібно отримувати урожай відповідно до потреб людини. Ще одна ознака, що свідчить про окультурення, – розмір насіння. Ясно, що для людини тим краще, ніж насіння крупніше (та й в розпушеному землі при глибокій посадці краще проростають великі насіння). Додати сюди дані про мікроостатках, фітоліти, крохмалистих компонентах в археологічних залишках (наприклад, на зубах) – і набереться серйозний арсенал засобів для виявлення стародавніх культурних рослин. Крім того, тепер відомо багато місцезнаходжень із залишками аграрної діяльності, так що карта центрів походження культурних рослин, запропонована близько століття тому Н. І. Вавілов, стала набагато повніше і змістовніше.

Карта центрів походження культурних рослин. чорним кольором показані центри походження культурних рослин.Культури, для яких зібрано достатньо даних для кількісних оцінок темпів еволюції, дані без дужок, інші – в дужках. штрихуванням показані центри походження овочевих культур. Схема з обговорюваної статті в PNAS

Отже, сучасні дані дозволяють говорити про 20 центрах походження культурних рослин (можливо, їх і більше). Вони розкидані по всьому світу, формувалися асинхронно і поступово. Різниться в них і набір культур. Однак перше, що стає абсолютно ясно з суми всієї інформації – те, що майже у всіх випадках одомашнення рослин починалося приблизно за тисячу років до появи перших осілих поселень хліборобів з навичками аграріїв. Датування перших поселень з ознаками обробки землі в Мексиці відносяться до 7600 рік (відраховується назад від справжнього моменту), а ознаки доместикації кукурудзи в цьому регіоні реєструються для знахідок віком 8700 років. У Перу вживання крохмалистих продуктів починається близько 8000 років тому, за 2000 років до появи перших іригаційних канавок. У Новій Гвінеї ознаки культурних бананів, ямса, таро датуються 7000-6400 років назад, а ознаки землеробських культур – 4000-5000 років назад.У Китаї просо вживалося 9500 років тому, а перші поселення з цією культурою відносяться до періоду 8000 років тому. Рис почали вирощувати 6000 років тому, а поля під полив для рису стали розчищати лише через сторіччя. У неолітичної Європі на Балканах вживання злакових культур почалося не менш ніж за тисячу років до вирубок лісу для організації ділянок під посіви (8000 років проти 6000, обидві датування з допусками; див. Також новина Пшениця не відразу окультурити, "Елементи", 06.04.2006 ).

Друге, на що звертають увагу дослідники, – це подібні темпи формування морфологічних ознак культурних сортів або видів. Адже окультурення злакових стартувало в різних районах не одночасно, і формування господарсько важливих рис теж йшло паралельно в різних районах (див. Землеробство виникло незалежно в різних районах Родючого півмісяця, "Елементи", 09.07.2013). Можна було б припустити, що становлення ознак окультурення буде залежати від локальних особливостей – як природних, так і господарських. Якщо в якихось місцях штучний відбір інтенсивніше, то культурні сорти сформуються швидше, а там, де він менш активний, повільніше. Але з'ясувалося, що це не так.Наприклад, становлення такої ознаки, як неопадающіх насіння, зажадало 2-2,5 тисячі років (докладніше про це див .: Походження культурних рослин: новий погляд на старі проблеми.). А збільшення розміру зерна йшло і того повільніше. Але в кожному з землеробських центрів темпи становлення і неопадающіх насіння, і великих зерен були відносно однаковими.

вгорі: Поступове становлення ознаки неопадающіх насіння у різних видів злаків в різних районах. Видно, що при неодночасному початку процесу і при різноманітності відбираються видів темп формування сорти з цим ознакою всюди приблизно однаковий. внизу: Темпи збільшення насіння у різних видів зернових в різних районах світу. Тут з усього набору даних обрані добре документовані окремі епізоди доместикації; додавання всіх наявних даних не змінює загальної закономірності, лише ускладнюючи її деталями. Ясно видно, що збільшення зерен всюди відбувалося повільніше, ніж формування ознаки неопадающіх насіння. Графіки з обговорюваної статті в PNAS

Спираючись на ці дані, можна говорити про тривалий процес становлення землеробських господарств.Спочатку відбувалося формування необхідних ознак у господарських рослин, людина дуже поступово відбирав корисні для себе властивості. Рослини набували ці ознаки протягом тисячоліть. Має бути ще з'ясувати, чому швидкість становлення різних ознак виявилася настільки різною: чи зіграли роль різні господарські наміри людей або ж це природні властивості тих генних комплексів, які за ці ознаки відповідають. Так чи інакше, наведені кількісні оцінки змушують по-новому поглянути на питання, пов'язані з доместикації рослин. По всій видимості, як відзначають автори роботи, початкові етапи доместикації агрокультур пов'язані все ж з кочовими господарствами, в яких вже практикувалося скотарство. Скотарі-кочівники обробляли ділянки в один-два квадратних метра, доглядаючи за посадженими рослинами, готуючи їх (про це говорять дані за ізотопним складом азоту в фітоліти). Ймовірно, кліматичні зміни змусили кочівників, що вже мали первинний досвід рослинництва, переходити до осілого землеробства.

джерело: D. Q. Fuller et al. Convergent evolution and parallelism in plant domestication revealed by an expanding archaeological record // PNAS. 2014. V. 111. No. 17. P. 6147-6152.

Олена Наймарк


Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: