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大芻草(teosinte)真的是玉米的祖先嗎?

基因分析可以幫我們很多忙,但有時基因分析也會帶來一些疑問。解答有時也出乎意料。

看過大芻草(teosinte)的人,如果知道它被認為是玉米的祖先,一定會說:你開玩笑吧?看一下下面這兩張照片,就可以瞭解他們相差多少。

大芻草

大芻草(teosinte)圖片來源:維基百科

694px-ZeaMays玉米

玉米。圖片來源:維基百科

如果再看一下果實,應該很多人會覺得,大芻草不是玉米的祖先!

Maize-teosinte

大芻草(左)與玉米(右)的果實。
中間為大芻草與玉米的雜交種。
圖片來源:維基百科

說真的實在也差太多,而且聽說大芻草的果實又硬、種皮又厚,我們的祖先如果覺得這樣的東西能吃,真的也太不挑嘴了。更何況,大芻草的果實並不是一起成熟的,而是在一個月之中先後成熟[1],所以難吃也就算了,還要一直回去收穫這些又小、又硬的種子……我們的老祖宗胃口也太好了吧!還是飢不擇食?

其實並不是這樣。最近在史密森國家博物館和史密森熱帶研究所進行南美考古自然歷史的Dolores Piperno發現,當他們把大芻草種植在跟現在不一樣的環境─攝氏20.1到22.5度,260 ppm的二氧化碳─他們發現大芻草不再看起來像野草了[2]。

在這樣環境(接近12,000-14,000年前的環境,大約在那個時刻大芻草被人類馴化成為穀物)下生長的大芻草,不再長出那麼多的分支、雌花由葉腋長出、雄花長在頭頂,也就是說,它看起來像現在的玉米了。

http://images.sciencedaily.com/2014/02/140203093837-large.jpg

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除此之外,在仿古氣候下生長的大芻草,它的果實在同一時刻成熟。這也讓大芻草在當初成為食物的選擇更合理。就算飢不擇食也不能吃那麼小那麼硬的果實吧!

研究團隊使用的仿古氣候,大約比現在低攝氏 2-3 度,二氧化碳的濃度也只有現在的一半。他們同時也發現,當他們把二氧化碳的濃度調到 405 ppm(現在的濃度)時,大芻草長得就像我們過去看到的那樣,令人懷疑我們的祖先是否太不挑剔。

我們都知道環境可以影響生物的表現型(phenotype),所以有所謂的「表型可塑性」(Phenotypic plasticity) 。但是像大芻草這樣,對環境的反應如此之大,倒也是過去從沒有想到過的。

這幾年氣候愈來愈熱,臺灣的稻米似乎也遇到了一些問題,但是我們不可能把每一塊稻田都變成一個大溫室(那太耗能源了),是否有人想到要培育或引進一些耐熱的品種呢?或許對二氧化碳的敏感度也要一併思考喔!

 

參考文獻:

  1. 2014/2/6. ScienceShot: What did corn’s ancestor really look like?
  2. 2014/2/3. ScienceDaily. Greenhouse ‘time machine’ sheds light on corn

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