Wetenschappers van de Iowa State University hebben een reis door het verleden gemaakt door de genetische veranderingen in maïs te bestuderen die door domesticatie worden veroorzaakt.

Een studie gepubliceerd in het peer-reviewed academische tijdschrift Genoombiologie benadrukt hoe demografie, of veranderingen in bevolkingsomvang, de genetica van maïs gevormd. De studie laat zien hoe genetische "knelpunten", veroorzaakt door de domesticatie van maïsplanten, de prevalentie van nadelige mutaties die tegenwoordig in het genoom van het gewas aanwezig zijn, hebben vergroot. Matthew Hufford, een assistent-professor ecologie, evolutie en organismale biologie en senior corresponderende auteur van de studie, Door de geschiedenis van een gewas te begrijpen, kunnen wetenschappers nauwkeuriger voorspellen hoe gedomesticeerde soorten kunnen reageren op nieuwe omgevingscondities.

De belangrijkste bevindingen van het onderzoek zijn samengevat in een geanimeerde video van het tijdschrift.

Maïs werd eerst ongeveer 10 gedomesticeerd, 000 jaar geleden in centraal Mexico door gewenste eigenschappen van teosinte te selecteren, een soort wild gras. Vanaf dat moment, gedomesticeerde maïs heeft zich over Amerika verspreid. Maar, toen vroege boeren planten selecteerden voor specifieke eigenschappen die wenselijk waren voor de productie van gewassen, ze creëerden een bottleneck die de diversiteit van de beschikbare genenpool beperkte.

"Natuurlijke selectie werkt meestal het beste als je grotere populaties hebt, ' zei Hufford. 'Anders, drift en toeval kunnen de hoeveelheid schadelijke allelen verhogen, en dat is wat we hier zien."

De schadelijke allelen, of nadelige mutaties in het maïsgenoom, nam in frequentie toe als gevolg van domesticatie en kwam zelfs vaker voor naarmate maïs zich verder van zijn oorsprong verspreidde, volgens de studie. Deze mutaties maken het voor de planten moeilijker om te overleven en zich voort te planten.

Bijvoorbeeld, Hufford zei dat maïsvariëteiten in de Andes-regio van Zuid-Amerika, waar geografische isolatie evolutionaire druk legt op gewassen, vertonen verhoogde aantallen schadelijke mutaties.

Hufford en zijn onderzoeksteam, waaronder de hoofdauteur en postdoctoraal onderzoeker Li Wang, de genomen van 31 maïsvariëteiten en vier teosinte-variëteiten voor de studie gesequenced. geografische vergelijkingen, evenals analyses van verschillende genetische markers, stelde de onderzoekers in staat een evolutionaire tijdlijn samen te stellen. De tijdlijn toont een splitsing tussen wilde en gedomesticeerde soorten rond 10, 000 jaar geleden.

Maar Hufford zei gene flow, of kruising van gedomesticeerde soorten met teosinte, heeft mogelijk bijgedragen aan de aanpassing van maïsplanten aan nieuwe omgevingscondities, aangezien maïs zich verspreidde naar hooggelegen regio's over continenten en mogelijk ook het aantal schadelijke allelen in maïs heeft verminderd. Dit nieuwe begrip kan wetenschappers helpen te voorspellen hoe andere gedomesticeerde soorten, zoals gewassen, in staat zijn zich aan te passen aan nieuwe geografische en ecologische omgevingen, zei Hufford.