玉米的種植歷史，你知道嗎？

1492年哥倫布在美洲發現印第安人以玉米為食物，於是將其帶回歐洲, 隨後傳播種植到世界各地。中國則在明代將玉米引進。

玉米是一種馴化作物。與小麥、水稻有明顯的野生近緣種不同，人們很難找到果實顆粒分排密布在玉米軸上的野生品種。

玉米的起源有多種說法，目前認可較多的一種說法是，其祖宗是墨西哥的大芻草，又稱為類蜀黍。其植株形態和果實形態均與現代玉米有較大出入。

大約一萬年前，在墨西哥區域居住的古代農民開始選育玉米，他們選擇了其中或較大的，或味道較好的，或更容易磨碎的種子來播種。最終玉米棒變得更大，顆粒更多，成為現代玉米的模樣。現今玉米的無稃（果實硬殼）以及果穗外包厚厚苞葉便是人們長期選育的結果。

通過遺傳學分析，大芻草的果實與玉米有著相同數目的染色體和類似的基因序列。事實上，大芻草與現代玉米可以雜交，自然繁殖為新的品種。

但這就引發在進化上一個巨大難題。因為人們普遍認為進化始終是緩慢而漸進的，緣何玉米會突然出現在大芻草的進化舞台上？這難倒了科學家。

圖：考古學者發現的玉米樣本，自古至今它們有著驚人的相似。

人們最終推倒了原來的進化認識，轉而傾向於認為在玉米馴化最早的時候，單個基因的微小變化而產生了戲劇性結果。

科學家想弄清楚兩者雜交的歷史過程，以便了解其DNA水平的變化詳情。如今結合遺傳學研究和考古記錄，人們已經拼湊出玉米演化的故事。

大芻草中的tga1基因使得其籽粒被較長的堅硬稃殼包裹，而玉米中的tga1則使得玉米顆粒無殼且柔軟。科學家將玉米的tga1基因轉移到大芻草後，發現其外殼變小且轉變為半包裹狀態，而兩者tga1基因之間僅一個核苷酸的差異。

圖：大芻草（左）種子有堅硬的外殼，顆粒也少。

另外一個重要基因則是tb1，與玉米分櫱有關。這個基因在大芻草中被抑制，結果產生許多分櫱，而在玉米中表達更多，結果則是無分櫱或少分櫱。一個依據是，科學家將大芻草的tb1轉移到玉米中，導致玉米的分櫱陡增。

玉米具有分櫱的特點，但分櫱會會消耗自身營養，減弱主莖的生長發育，分櫱一般難以發育成果穗，從而影響最終產量。因此大芻草在人類長期栽培馴化後變得無分櫱或少分櫱。

圖：大芻草和玉米的分櫱區別在於tb1基因。

這正說明，某個基因的微小變化可以產生劇變，這也就也解釋了玉米為何會突然出現。也就是說，進化並不總是漸變的。

當然，玉米進化會涉及許多基因，只是其基因效應相對較弱。如澱粉類型和含量，不同氣候和土壤的適應能力，果實顆粒的長度和數量，顆粒的大小、性狀和顏色，抗蟲性等等，這些變化正應傳統進化論的看法：進化是漸進緩慢的。

選育還不止如此，野生植物的馴化並非易事。已有實驗證明，從墨西哥類蜀黍到玉米要經歷不到20代植物的馴化。

野生穀物為了更大範圍傳播其種子以求較高存活性，其種子成熟時便自動脫落。但這個植物天生的求生本能卻導致農民不能充分收穫種子，只有這些種子留在穗上等到所有種子成熟方能充分收穫。要成為糧食作物，這些野生穀物便要減弱其落粒性，我們的祖先一直在馴化穀物的低落粒性。人們在採集的時候傾向於採集那些不易於脫落的種子,這種無意識的選擇馴化的長期結果便是產生不落粒品種。

另外，與其它多數作物不同，玉米被人類馴化得失去了自然繁衍的能力，必須靠人為手段才能得以繁衍。

研究還顯示，作物馴化並非快速、本地化的過程，而可能是在不同區域進行很長時期的不斷試錯過程。

當然，到現在玉米育種早已不再是自然雜交產生的選育。作為高新農業育種技術，轉基因玉米已經有抗蟲、抗除草劑、抗旱、轉植酸酶玉米等多個品種，而複合性狀轉基因玉米更是大受農民歡迎，並且已經有育種公司推廣了8個基因轉移的玉米。

（作者：孫滔）

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