Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир - Элис Робертс

Существует мнение, что прибывшая с востока japonica была скрещена с ранними индийскими сортами риса, которые еще не обладали полным набором признаков, характерных для культурных сортов. А затем в результате скрещивания культурного подвида и местных протокультур появились новые разновидности злаков, сочетавшие полезные признаки культурного риса с местными адаптациями к климату – так и получился рис Oryza sativa indica. Однако недавние исследования археологических памятников на северо-западе Индии поставили предыдущие предположения ученых о последовательности событий под сомнение. В памятниках Мадсудпур I и VII, возраст которых составляет 4500 лет, 10 % зерен найденного риса оказались зернами культурного риса. На первый взгляд, для проявления признаков культурного злака, принесенных japonica с востока, пока слишком рано. Археологи заявили, что это открытие позволяет рассматривать возможность существования на севере Индии независимого, хоть и более позднего центра доместикации риса. Тем не менее данная гипотеза противоречит данным генетических исследований. Аллели генов современного культурного риса подвида indica, связанных с неосыпающимся колосом, а также с белым цветом шелухи и большим размером зерен, унаследованы исключительно от подвида japonica.

В данном случае есть два возможных варианта. Либо древний подвид Oryza sativa indica уже сформировался к тому времени, и аллели генов, отвечающих за признаки, характерные для культурного риса, были позднее замещены аллелями подвида japonica, дав ту «генетическую подпись», которая наблюдается у современного риса. Либо – и это наиболее вероятный вариант – Oryza sativa japonica появилась в этом регионе чуть раньше, чем 4000 лет назад. Единственный способ разрешить данное противоречие – проанализировать сохранившуюся древнюю ДНК (если таковая имеется) рисовых зерен из Мадсудпура.

Спор этот также основывается на важном различии между культивацией и введением в культуру. Первая предполагает непосредственную работу людей с растениями – посев, уход, сбор урожая. А введение в культуру описывает изменения генотипа и фенотипа, которые происходят в рамках определенного вида под давлением отбора, осуществляемого – осознанно или неосознанно – людьми, взаимодействующими с видом. Таким образом, даже если рис с севера Индии до встречи с пришельцами с востока и не был культурным растением, Северная Индия все равно может считаться независимым центром земледелия. То же самое верно и в отношении других культур: существуют надежные доказательства того, что местные виды растений, например маш и некоторые мелкозернистые злаки, возделывались в долине Ганга задолго до того, как сюда добрались культурные растения из других регионов. С чего бы ни началась культивация риса в Индии, к началу 1-го тысячелетия до н.э. его возделывали уже на всей территории субконтинента.

По сравнению с Азией происхождение культурного риса в Западной Африке таких горячих споров не вызывает. В этом регионе 3000 лет назад (1000 год до н.э.) существовал совершенно изолированный центр земледелия, где появился культурный рис, у которого был совершенно иной дикорастущий предок. В Западной Африке неолит начался с появления крупного рогатого скота, овец и коз; постепенно пастухи осели на месте и стали возделывать злаки, такие как рис, сорго и африканское просо, а также ямс. Ранние земледельцы с берегов реки Нигер выращивали вид риса Oryza barthii, от которого потом и вывели вид культурного риса Oryza glaberrima, или африканский рис. Анализ полного генома этого вида риса показывает, что он происходит из единственного, относительно изолированного источника, а не из нескольких отдельных центров доместикации. Данные исследования открыли еще одну удивительную особенность процесса введения этого злака в культуру. Генетики тщательно изучали геномы дикорастущего и культурного африканского риса в поисках участков, на которые повлиял искусственный отбор и, предположительно, связанных с теми фенотипическими признаками, по которым этот отбор проводился. Ученым хотелось сравнить эти признаки и кодирующие их гены с признаками, по которым отбирался азиатский культурный рис. Для этого исследовали гомологичные (одинаковые) гены у каждого вида: оказалось, что они очень похожи и унаследованы от одного общего предка африканского и азиатского риса задолго до введения злака в культуру. Кроме того, генетики обнаружили в нескольких генах значительные изменения, связанные с признаками культурного риса, включая белый цвет шелухи, осыпаемость зерен и цветение. При этом проявление подобных изменений среди культурных сортов риса варьировалось. Так, в определенном гене, отвечающем за осыпаемость зерен риса с колоса, у африканского риса отсутствовал участок, который был у дикорастущего предка злака. А длина соответствующего гена азиатского риса была больше, чем у дикой азиатской разновидности злака. Удивительно, что и то и другое изменения генетического кода – удаление его части (делеция) у африканского риса и вставка дополнительного фрагмента (инсерция) у азиатского риса – произвели идентичный эффект. Оба измененных гена были связаны со снижением осыпаемости колосьев. Подводя итог, можно заключить, что и африканские, и азиатские земледельцы отбирали растения по одним и тем же признакам, и давление искусственного отбора привело к структурно различным, но функционально одинаковым изменениям в гомологичных генах. Это послужило прекрасным подтверждением не только того, что ранние земледельцы в Азии и в Африке отбирали злаки по сходным критериям, но и того, что африканский рис был введен в культуру абсолютно независимо. В отличие от подвида Oryza sativa indica, который получил «культурные» аллели генов от подвида Oryza sativa japonica, африканский культурный рис, Oryza glaberrima, обладает своими, совершенно отличающимися генами, кодирующими признаки, характерные для выращиваемого в культуре растения.

Многие растения не переносят заболоченной почвы; другие же прекрасно растут на затопленных полях. Рис относится ко второй группе, и эту его особенность человек открыл еще в эпоху неолита. Первые свидетельства выращивания риса на заливных полях относятся к району в нижнем течении реки Янцзы, где были найдены древние системы ирригации, датируемые 3-м тысячелетием до н.э. Помимо этого, данный факт подтверждается и ботаническими данными: исследуя древние отложения осадочных пород в неолитическом памятнике Балиган, расположенном на притоке реки Янцзы, ученые обнаружили семена болотных сорняков, а также спикулы губок и диатомеи – крошечные водоросли с кремнеземным панцирем, – что указывает на обильное орошение полей на этом участке примерно от 5000 до 4000 лет назад. Данная практика получила распространение, и многие археологи убеждены, что появление первых заливных рисовых полей в Корее и Японии около 2800 лет назад связано с миграцией туда ранних земледельцев.

Заливные поля имели несколько важнейших преимуществ – отсутствие сорняков и увеличение урожайности риса. Но как люди впервые до этого додумались? Думаю, это открытие было совершено, как и большинство других, по чистой случайности. Вероятно, в один особенно дождливый год поля затопило – земледельцы наверняка были в отчаянии… но урожай, как ни странно, вышел отличным. Как только секрет риса был раскрыт, новая практика быстро распространилась. Тогда в письменных источниках, а также в археологических памятниках начинают появляться упоминания о культуре риса. Так, в «Шицзин», предположительно написанной в VIII веке до н.э., содержится упоминание рисовых полей, орошаемых водой, отведенной из реки Шэньсы. Во II веке до н.э. китайский историк Сыма Цянь описывал поля долины Янцзы, которые «вспахивали огнем и мотыжили водой», вероятно, это отсылка к распространенной практике выжигания земли для подготовки ее под посев, с последующим созданием заливных полей, чтобы бороться с сорняками.