Πώς ένα αγριόχορτο μεταμορφώθηκε στο καλαμπόκι που γνωρίζουμε

Αν δεν είχε συμβεί αυτή η κρίσιμη μετάλλαξη, κάθε κόκκος καλαμποκιού θα ήταν παγιδευμένος μέσα σε ένα σκληρό, αχώνευτο περίβλημα. Ήταν η μετάλλαξη που μεταμόρφωσε ένα αγριόχορτο της Νοτίου Αμερικής στο νόστιμο καλαμπόκι που γνωρίζουμε.

Ο αραβόσιτος κατάγεται από την τεοζίντη ή «εύχλαινα τη μεξικανική», μια πόα που μοιάζει ελάχιστα με τις σημερινές ποικιλίες. Μεταμορφώθηκε χάρη στους Αζτέκους και τους Ολμέκους, οι οποίοι άρχισαν να την καλλιεργούν στο Μεξικό πριν από περίπου 9.000 χρόνια.

Οι σπόροι της τεοζίντης προστατεύονται από ένα σκληρό περίβλημα όπως το κάστανο. Μέσω επιλεκτικών διασταυρώσεων, οι αρχαίοι καλλιεργητές δημιούργησαν ποικιλίες με γυμνούς σπόρους. Στα φυτά αυτά, οι δομές που σχηματίζουν το περίβλημα των καρπών έχουν μεταμορφωθεί στη ρόκα, ή σπάδικα, πάνω στον οποίο βρίσκονται οι σπόροι.

Επιπλέον, οι κόκκοι του σημερινού καλαμποκιού παραμένουν στέρεα ενωμένοι στον σπάδικα, αντί να σκορπίζονται εύκολα όπως στην τεοζίντη, κάτι που θα δυσκόλευε τη συγκομιδή.

«Ο άνθρωπος άλλαξε δραστικά τον πρόγονο του καλαμποκιού φέρνοντας τη ρόκα τα μέσα έξω» σχολιάζει ο Τζον Ντέμπλεϊ του Πανεπιστημίου του Ουισκόνσιν στο Μάντισον, επικεφαλής της μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Genetics.

«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι μια μικρή γενετική αλλαγή είχε μεγάλη επίδραση σε αυτή την εκπληκτική μεταμόρφωση» αναφέρει.

Προηγούμενες μελέτες του Ντέμπλεϊ είχαν αποκαλύψει τις γενετικές αλλαγές που έδωσαν άλλα χαρακτηριστικά στο σύγχρονο καλαμπόκι, όπως ο όρθιος βλαστός και οι λιγοστές διακλαδώσεις.

Η νέα μελέτη εξηγεί τη μεταμόρφωση της ρόκας και των σπόρων. Συγκρίνοντας 16 ποικιλίες καλαμποκιού και 20 ποικιλίες τεοζίντης, οι ερευνητές ανακάλυψαν μια μετάλλαξη που ήταν κοινή σε όλες τις σημερινές ποικιλίες αλλά απουσίαζε από τις αρχαίες.

Ήταν μια σημειακή μετάλλαξη στο γονίδιο tga1, το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που λειτουργεί ως ρυθμιστής της δράσης άλλων γονιδίων.

Η μεταλλαγμένη ποικιλία του tga1, την οποία πρέπει να συνάντησαν τυχαία οι αρχαίοι καλλιεργητές, καταστέλλει την έκφραση (λειτουργία) των εξαρτώμενων γονιδίων, αλλάζοντας δραστικά την ανάπτυξη του περιβλήματος των σπόρων.

Όπως σχολιάζουν οι ερευνητές, η μετάλλαξη είναι παράδειγμα μιας μικρής γενετικής μεταβολής που είχε μεγάλη επίδραση στην εξέλιξη ενός οργανισμού.

Επισημαίνουν ακόμα ότι η μελέτη κατέστη εφικτή χάρη σε σχετικά νέες γενετικές τεχνικές. Όπως λέει ο Δρ Ντέμπλεϊ, «πριν από 20 χρόνια ήταν πολύ πιο δύσκολο να μελετήσει κανείς την εξέλιξη με τέτοια λεπτομέρεια. Είναι συναρπαστικό το γεγονός ότι μπορούμε πλέον να κατανοήσουμε περίπλοκα φαινόμενα όπως η εξημέρωση του καλαμποκιού στο πλέον θεμελιώδες επίπεδο».