Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Lingkungan

DNA kuno terus menulis ulang sejarah jagung yang membentuk masyarakat selama 9.000 tahun – ScienceDaily


Sekitar 9.000 tahun yang lalu, jagung seperti yang dikenal saat ini tidak ada. Orang-orang kuno di Meksiko barat daya menemukan rumput liar yang disebut teosinte yang menawarkan telinga lebih kecil dari jari kelingking hanya dengan segenggam biji berbatu. Tetapi karena kejeniusan atau kebutuhan, para pembudidaya Pribumi ini melihat potensi dalam biji-bijian, menambahkannya ke dalam makanan mereka dan menempatkannya di jalur untuk menjadi tanaman peliharaan yang sekarang memberi makan miliaran.

Terlepas dari betapa pentingnya jagung, atau jagung, bagi kehidupan modern, lubang tetap ada dalam pemahaman perjalanannya melalui ruang dan waktu. Sekarang, tim yang dipimpin oleh para peneliti Smithsonian telah menggunakan DNA purba untuk mengisi beberapa celah tersebut.

Sebuah studi baru, yang mengungkapkan rincian sejarah jagung 9.000 tahun, adalah contoh utama cara penelitian dasar ke dalam DNA purba dapat menghasilkan wawasan tentang sejarah manusia yang seharusnya tidak dapat diakses, kata rekan penulis utama Logan Kistler, kurator archaeogenomics. dan archaeobotany di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian.

“Domestikasi – evolusi tanaman liar selama ribuan tahun menjadi tanaman yang memberi makan kita hari ini – bisa dibilang proses paling signifikan dalam sejarah manusia, dan jagung adalah salah satu tanaman terpenting yang saat ini ditanam di planet ini,” kata Kistler . “Memahami lebih banyak tentang konteks evolusi dan budaya domestikasi dapat memberi kita informasi berharga tentang makanan yang sangat kita andalkan ini dan perannya dalam membentuk peradaban seperti yang kita ketahui.”

Dalam jurnal edisi 14 Desember itu Prosiding National Academy of Sciences, Kistler dan tim kolaborator internasional melaporkan genom yang diurutkan secara lengkap dari tiga tongkol berusia sekitar 2.000 tahun dari tempat penampungan batu El Gigante di Honduras. Analisis ketiga genom mengungkapkan bahwa varietas jagung Amerika Tengah yang berusia ribuan tahun ini memiliki keturunan Amerika Selatan dan menambahkan babak baru dalam kisah kompleks yang muncul dari sejarah domestikasi jagung.

“Kami menunjukkan bahwa manusia membawa jagung dari Amerika Selatan kembali ke pusat domestikasi di Meksiko,” kata Kistler. “Ini akan memberikan infus keanekaragaman genetik yang mungkin menambah ketahanan atau meningkatkan produktivitas. Ini juga menggarisbawahi bahwa proses domestikasi dan perbaikan tanaman tidak hanya berjalan dalam garis lurus.”

Manusia pertama kali mulai membiakkan secara selektif nenek moyang liar jagung teosinte sekitar 9.000 tahun yang lalu di Meksiko, tetapi sebagian varietas tanaman yang dibudidayakan tidak mencapai sisa Amerika Tengah dan Selatan selama 1.500 dan 2.000 tahun.

Selama bertahun-tahun, pemikiran konvensional di antara para sarjana adalah bahwa jagung pertama kali dibudidayakan di Meksiko dan kemudian menyebar ke tempat lain. Namun, setelah tongkol berusia 5.000 tahun yang ditemukan di Meksiko ternyata hanya sebagian yang dijinakkan, para ilmuwan mulai mempertimbangkan kembali apakah pemikiran ini menangkap kisah lengkap penjinakan jagung.

Kemudian, dalam studi penting tahun 2018 yang dipimpin oleh Kistler, para ilmuwan menggunakan DNA kuno untuk menunjukkan bahwa meski langkah pertama teosinte menuju domestikasi terjadi di Meksiko, prosesnya belum selesai ketika orang pertama kali membawanya ke selatan ke Amerika Tengah dan Selatan. Di masing-masing dari ketiga wilayah tersebut, proses domestikasi dan perbaikan tanaman bergerak secara paralel tetapi dengan kecepatan yang berbeda.

Dalam upaya sebelumnya untuk mempertajam detail dari kisah domestikasi yang lebih kaya dan lebih kompleks ini, tim ilmuwan termasuk Kistler menemukan bahwa sisa-sisa jagung berusia 4.300 tahun dari situs penampungan batu El Gigante di Amerika Tengah berasal dari hewan peliharaan dan varietas yang sangat produktif.

Terkejut menemukan jagung yang didomestikasi sepenuhnya di El Gigante hidup berdampingan di daerah tidak jauh dari tempat jagung yang sebagian didomestikasi ditemukan di Meksiko, Kistler dan co-lead proyek Douglas Kennett, seorang antropolog di University of California, Santa Barbara, bekerja sama untuk secara genetik menentukan dari mana jagung El Gigante berasal.

“Tempat penampungan batu El Gigante luar biasa karena berisi sisa-sisa tanaman yang terawat baik selama 11.000 tahun terakhir,” kata Kennett. “Lebih dari 10.000 sisa jagung, dari seluruh tongkol hingga batang dan daun yang terpisah-pisah, telah diidentifikasi. Banyak dari sisa-sisa ini berasal dari waktu yang terlambat, tetapi melalui studi radiokarbon yang ekstensif, kami dapat mengidentifikasi beberapa sisa-sisa yang berasal dari 4.300 tahun yang lalu. . “

Mereka mencari lapisan arkeologi yang mengelilingi tempat penampungan batu El Gigante untuk mencari tongkol, kernel, atau apa pun yang mungkin menghasilkan materi genetik, dan tim mulai bekerja untuk mengurutkan beberapa sampel jagung berusia 4.300 tahun di situs tersebut – jejak tertua dari tanaman tersebut. di El Gigante.

Selama dua tahun, tim berusaha mengurutkan 30 sampel, tetapi hanya tiga yang memiliki kualitas yang sesuai untuk mengurutkan genom lengkap. Ketiga sampel yang layak semuanya berasal dari lapisan yang lebih baru dari tempat penampungan batu – karbon bertanggal antara 2.300 dan 1.900 tahun yang lalu.

Dengan tiga genom jagung yang diurutkan dari El Gigante, para peneliti menganalisisnya terhadap panel 121 genom yang diterbitkan dari berbagai varietas jagung, termasuk 12 yang berasal dari tongkol dan biji jagung purba. Perbandingan tersebut mengungkapkan potongan genetik yang tumpang tindih antara tiga sampel dari tempat penampungan batu di Honduras dan varietas jagung dari Amerika Selatan.

“Hubungan genetik dengan Amerika Selatan halus tapi konsisten,” kata Kistler. “Kami mengulangi analisis berkali-kali menggunakan metode dan komposisi sampel yang berbeda, tetapi tetap mendapatkan hasil yang sama.”

Kistler, Kennett, dan rekan penulis mereka di lembaga yang berkolaborasi, termasuk Texas A&M University, Pennsylvania State University serta Francis Crick Institute dan University of Warwick di Inggris, berhipotesis bahwa pelepasan kembali varietas Amerika Selatan ini ke Amerika Tengah mungkin telah memulai pengembangan varietas hibrida yang lebih produktif di wilayah tersebut.

Meskipun hasilnya hanya mencakup sampel jagung El Gigante yang berasal dari sekitar 2.000 tahun yang lalu, Kistler mengatakan bentuk dan struktur tongkol dari lapisan berusia sekitar 4.000 tahun menunjukkan bahwa mereka hampir sama produktifnya dengan yang dia dan rekan penulisnya. mampu berurutan. Bagi Kistler, ini berarti perbaikan tanaman blockbuster mungkin terjadi sebelumnya daripada selama 2.000 tahun atau lebih yang memisahkan lapisan arkeologi ini di El Gigante. Tim lebih lanjut berhipotesis bahwa itu adalah pengenalan varietas jagung Amerika Selatan dan gen mereka, kemungkinan setidaknya 4.300 tahun yang lalu, yang mungkin telah meningkatkan produktivitas jagung di kawasan itu dan prevalensi jagung dalam makanan orang yang hidup. di wilayah yang lebih luas, seperti yang ditemukan dalam penelitian terbaru yang dipimpin oleh Kennett.

“Kami mulai melihat pertemuan data dari berbagai penelitian di Amerika Tengah yang menunjukkan bahwa jagung menjadi tanaman pokok yang lebih produktif dan meningkatkan kepentingan makanan antara 4.700 dan 4.000 tahun lalu,” kata Kennett.

Bersama-sama dengan penelitian Kennett baru-baru ini, temuan terbaru ini menunjukkan bahwa sesuatu yang penting mungkin telah terjadi dalam domestikasi jagung sekitar 4.000 tahun yang lalu di Amerika Tengah, dan bahwa suntikan keanekaragaman genetik dari Amerika Selatan mungkin ada hubungannya dengan itu. Waktu yang diusulkan ini juga sejalan dengan kemunculan komunitas pertanian pertama yang menetap di Mesoamerika yang pada akhirnya memunculkan peradaban besar di Amerika, Olmec, Maya, Teotihuacan dan Aztec, meskipun Kistler dengan cepat menunjukkan bahwa ide ini masih diturunkan ke spekulasi.

“Kami tidak sabar untuk menggali detail tentang apa yang sebenarnya terjadi sekitar tanda 4.000 tahun,” kata Kistler. “Ada begitu banyak sampel arkeologi jagung yang belum dianalisis secara genetik. Jika kami mulai menguji lebih banyak sampel ini, kami dapat mulai menjawab pertanyaan yang masih ada tentang betapa pentingnya reintroduksi varietas Amerika Selatan ini.”

Pendanaan dan dukungan untuk penelitian ini disediakan oleh Smithsonian, National Science Foundation, Pennsylvania State University dan Francis Crick Institute.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Pengeluaran SGP