古代贸易路线的秘密：马铃薯基因的启示

　　一项新的研究表明，在遥远的过去，一种本地马铃薯物种被土著居民带到犹他州南部，使其成为美国西南部唯一被驯化的具有重要文化意义的植物物种的候选者。

　　由犹他大学红丘花园和犹他自然历史博物馆（NHMU）领导的研究小组利用基因分析揭示了四角马铃薯（Solanum jamesii）的根茎是如何以及在何处被收集、运输和交易的。这些发现支持了一种说法，即块茎是一个“丢失的姐妹”，与玉米、豆类和南瓜——通常被称为“三姐妹”——一起，成为在干旱地区巧妙种植的主要作物。

　　NHMU考古学馆长、犹他大学人类学副教授、该研究的合著者莉斯贝丝·劳德巴克博士指出：“运输是将本地植物驯化为作物的早期关键步骤之一。一个植物物种的驯化可以从人们在一个新的地方收集和重新种植繁殖体开始。”

　　研究团队收集了考古遗址附近的现代四角马铃薯种群的DNA样本，以及亚利桑那州中部和新墨西哥州莫戈隆环地区马铃薯自然范围内的非考古种群的DNA样本。研究结果表明，马铃薯可能是由现代普韦布洛人（霍皮人、祖尼人、特瓦人、齐亚人）、迪奈尔人、南派尤特人和阿帕奇部落的祖先运输和种植的。

　　红丘花园前保护主任、该研究的主要作者布鲁斯·帕夫利克博士表示：“四角马铃薯，以及玉米、可可和龙舌兰，反映了几千年来人类对景观中植物多样性的重大影响。”

　　这篇论文于2024年7月12日发表在《美国植物学杂志》上。

　　研究还发现，詹姆斯氏芽孢杆菌的蛋白质、钙、镁和铁含量是有机红薯的两倍，一个块茎可以在短短四个月内长出600个小块茎。这种营养丰富的作物本来是一种价值很高的贸易商品，在冬季的贫瘠月份至关重要。虽然“四角”马铃薯的独特分布让科学家和研究人员感到惊讶，但当地部落成员对此早有怀疑。

　　莫高伦环区包括亚利桑那州中南部，向东和向北延伸至新墨西哥州的莫高伦山脉。锯齿状的石灰岩和砂岩悬崖将散布在高海拔地区的黄松、小松和杜松分开。詹姆斯松广泛分布在周边地区——这种植物在针叶林中茁壮成长，在一个小松树冠下可以生长成千上万的小块茎。这些“非考古”种群缺乏与人工制品的联系，生长得相当大，并连续分布在整个栖息地。

　　相比之下，马铃薯的“考古种群”出现在距离古代居住地300米的范围内，往往比该物种的中心分布要小。科罗拉多高原上稀疏、孤立的种群表现出一种只能用人类的聚集和运输来解释的基因构成。

　　为了有性繁殖，花必须从另一种具有特定的、相容的遗传因子的植物那里获得花粉。没有合适的伴侣，植物会通过地下茎的发芽来克隆自己，创造出基因相同的子代植物。它的克隆能力使詹姆士氏沙门氏菌即使在条件远非理想的情况下也能存活，并提供了一个基因印记，标志着每个种群的起源。这种特征在携带到其他个体很少的地方的土豆中很常见，并且会持续数百代。

　　研究人员从“四角”马铃薯的25个种群的682个单株植物中收集了DNA样本，其中14个种群位于考古遗址附近，11个来自其自然分布的非考古地区。结果表明，詹姆士氏球菌的遗传多样性最丰富的种群集中在莫高伦边缘地区。相反，来自考古遗址的种群表现出较少的遗传多样性，因为运输的块茎可能只包含一小部分可用基因。

　　研究人员发现，犹他州南部埃斯卡兰特山谷的Solanum jamesii种群有两个不同的起源——一个直接来自莫高伦边缘地区，另一个与熊耳、梅萨维德和埃尔莫罗有关。这些考古遗址形成了一条遗传走廊，表明古人将块茎从北向南运输。

　　尽管地理位置接近，埃斯卡兰特山谷周围的四个考古种群显示出不同的起源。基因特征可能表明，在遥远的过去，人们以一种可能与古代贸易路线相对应的模式，多次将土豆运送到新的地方。

　　劳德巴克博士指出：“土豆是在这片广阔的文化景观中进行交易的大量商品之一。几千年来，西南地区的人们参与了该地区的社交网络、移民和贸易路线。”

　　可以确定的是，这个物种已经被运输到远离其自然分布中心的地方。美国农业部马铃薯基因库的科学家们几十年来一直在对“四角”马铃薯的基因进行采样，并对地理范围内遗传模式的多样性很感兴趣。

　　威斯康星大学麦迪逊分校和美国农业部马铃薯基因库的植物遗传学家、该研究的合著者阿方索·德尔·里奥博士表示：“我们过去常常想知道詹姆斯茄的遗传多样性分布模式。我们不清楚人类是否改变了它的活动范围，但现在我们有证据证实了这一点。”

　　研究人员将四角马铃薯的运输解释为驯化的早期阶段，然而，他们计划分析特定的基因序列，以了解更多关于詹姆士氏沙门氏菌的耐寒性、味道和发芽能力等，以了解马铃薯是否真正被驯化。

　　帕夫利克博士表示：“我们希望研究一些特定的遗传标记，以确定某些理想的性状，如块茎大小和耐寒性。完全有可能土著居民更喜欢某些特征，从而试图鼓励有利的基因。”