中國人最早在約1萬年前就開始種植水稻

考古學家挖掘出小塊水稻殘骸，來自中國人最早馴化的水稻。

植硅石微粒以及上山考古遺址發掘地的照片（圖片來源：PNAS）

約在1萬年前，地球正經歷從更新世到全新世的地質年代轉變，一群生活在中國長江下游的狩獵採集者則開始經歷生活方式的轉變——他們開始種植水稻（Oryza sativa L.）。

考古學家在上山考古遺址取得了令人矚目的成果，他們發現了這些人類最早種植的水稻的殘骸。水稻的穀粒早就被吃掉了，植株莖稈也早已腐爛，但一個稱作「植硅石」（phytoliths）的微小組分卻能夠留存上千年，它是植物細胞為自我保護而形成的微小、堅硬的二氧化硅結構。水稻的葉子中含有扇形的植硅石，它們不會燃燒、不能被消化也不會腐爛分解。這些植硅石的特殊的結構表明古代上山人不僅僅採集稻穀，而是在約1萬年前就開始種植水稻。這一轉變對人類飲食結構產生了深遠影響，直接導致現代社會一半的人口都依賴於此類主要農作物。

中國考古學家在21世紀伊始開始對上山考古遺址進行挖掘。他們很快發現這裡的飲食結構以稻米為主：埋藏在陶器碎片和石器中的穀殼表明這些工具很可能用於磨粉。但植硅石比人工製品更為豐富，它們無處不在。史密森學會（Smithsonian）的植硅石專家 Dolores Piperno 並未參與本研究工作，但她指出，如果用顯微鏡觀察，在不足十分之一盎司（約3立方毫米）的土壤中就可能發現上千個植硅石微粒。

中國研究團隊經歷了漫長乏味的工作，從土壤中篩出植硅石，反覆清洗、過篩、乾燥過程直到最終得到白色粉末狀的高純度植硅石。隨後，研究人員利用碳14年代測定法準確得出不同深度發掘的植硅石的年代。為了證明植硅石年代測定的可靠性，研究人員還將測定結果與在相同深度發掘的種子、木炭等材料進行年代對比。Piperno 這樣評價驗證的結果：「他們非常仔細地對植硅石年代測定結果進行了一一對比，結果非常可靠。」在測定過程中，最古老材料的年代達到9400年之久。

接著，研究人員藉助顯微鏡對植硅石進行了觀察。研究發現，上山遺址發掘的9400年前的稻米與我們現在食用的稻米並不相同，它們的穀粒更小、更細，這樣的穀粒更易擴散而利於種子傳播。水稻在1萬年的馴化過程中演化出更為豐滿、充滿澱粉、附著在莖稈上易於收割的穀粒，而這過程中同時也發生了植硅石的結構特徵變化。因此，研究團隊將注意力轉移到植硅石魚鱗狀的表面結構上。

現代水稻中的植硅石結構具有9個以上的魚鱗狀修飾，而上山遺址發現的古代植硅石則具有不同數量的魚鱗狀修飾，挖掘層的年代越久遠，具有9個以上魚鱗狀修飾的植硅石比例越高，其結構也越接近現代水稻。這一發現支持水稻的逐步馴化，一個被本研究工作人員、中國科學院地質學家張建平（中科院地質與地球物理研究所）形容為「漫長、緩慢」的過程。研究結果表明野生水稻並不是一夜之間變成現代水稻的。

但水稻的馴化與植硅石的魚鱗狀修飾究竟有什麼具體關係呢？植硅石由葉片細胞產生，而水稻乾旱時會捲曲葉片來保存水分。張建平表示，野生水稻往往在沼澤環境中生存從而獲取足夠的水分，而馴化水稻則葉片直立並且與水面分離，因此需要重複捲曲葉片來保持水分。捲曲的過程中產生了更多的魚鱗狀修飾，正是這些微小的魚鱗狀表面結構特徵講述了1萬年前水稻生存的故事。

植硅石的證據進一步證明，至少在已發現的遺址中，上山是第一個種植水稻的地方。但針對這是否是水稻的唯一一次馴化的問題仍存在一些爭論。遺傳學證據表明，東南亞地區不同種類的水稻可能經歷了最多達3次的馴化。水稻馴化的故事可能始於上山，但在整個大陸甚至全世界都得到了延續。

撰文 Sarah Zhang

校審 吳媛媛

原文鏈接：https://www.theatlantic.com/science/archive/2017/05/rice-domestication/528288/

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！