精读打卡67:人类如何驯化植物

阅读时间:2023年3月19日

阅读方式:微信读书

阅读书目:《枪炮病菌与钢铁》

阅读范围:第七章《杏仁的前世今生》

这一章作者主要介绍的是人类如何驯化野生植物将其变成农作物。其间涉及到了很多植物进化方面的内容,以下的笔记中掺杂着一些我之前读《植物的战斗》时学到的知识,有兴趣的小伙伴也可以读一读这本书。

作者首先对驯化植物下了定义是:通过栽种植物使他们发生遗传变化,变成对人类食用者更有用的植物的过程。

这里我们可以看到两点,一是人类有意或无意地种植行为,二是进行筛选是植物的遗传发生改变。

“无心插柳”的开端

首先需要科普一个知识,那就是植物种子的传播与它的媒介有关。我们了解的媒介有风媒,水媒,动物为媒等。人类最早驯化的植物是以动物为媒介传播种子的。这样的植物果实就需要具备两个特性,一是果实好吃或好看可以吸引动物进食,二是种子不易被消化或难以下咽。

由此我们推测出,被人类带回居住地的种子最早的发芽地点是粪坑和垃圾场。人类会挑选选择无毒,美味多汁的植物果实作为食物。它们的种子繁育出的后代自然也就具备了好看又好吃的特征了。

有意识的培养

除了关心果实的大小味道,人类采集者还希望得到无籽,含油量高,纤维长的植物果实。但野生植物只关心果实里的种子是否强壮,人类的采集原则与他们的进化原则背道而驰。这就需要采集者对基因突变的野生植物中进行有意培养,保证它们这些特殊的变异基因可以保留下来。于是人类有意无意的改变了植物的原有特性。

一是改变了野生植物的种子传播机制。野生豌豆,野生小麦,野生大麦都是通过将种子弹射出去来进行繁衍的,偶尔突变的不能弹射种子的小麦则会因为无法繁衍后代慢慢灭绝。我们今天看到的沉甸甸的麦穗压弯了腰的场景,这些都是人类培育的结果。早期的培育者将不会爆开的植物的种子带回家种,经过一代代的培育,我们才获得了“优质基因”。

二是改变了作物抑制发芽的机制。在野生环境中为了抵御突发的气候变化,植物的种子都有抑制发芽的本领。在极寒和干燥的情况下,种子会选择休眠,待到环境良好时再开始生长。人类当然希望他们的作物可以尽快成长成熟,于是在一批批挑选的过程中,人工作物的抑制发芽机制也慢慢改变了。

三是作物的繁殖方式。先来普及一个知识自花授粉和异花授粉。自花授粉就是雌雄同株,不需要太多的外界帮助就可以开花结果。异花授粉的植物则分“公母”,只有两种植株同时存在时“母株”才能产生种子。

雌雄异株的抗风险能力较强,可以保持基因的多样性,但也会使基因的延续具有极大的不稳定性。很容易使人类希望保留的植物特征发生改变。比如辛苦培育的鲜美多汁的水果,“生下了”又酸又涩的“孩子”,那就前功尽弃了。人类会竭尽全力的保住突变品种,甚至研究出不经授粉就能开花结果的技术。比如我们现在可以吃到的无籽西瓜,香蕉,葡萄,橘子等。

人类驯化野生植物的先后顺序

第一批是小麦,大麦,豌豆。这一类植物产量丰富,易播种,生长快速。大多是自花授粉直接可以将突变的、有益于人类的基因传播下去,基因比较稳定。

第二批是最早的果树和坚果树,比如橄榄树,枣树,石榴树,葡萄树。他们需要种植三年以上才能开花结果。因此当人类可以在某一处长期居住时,才有可能进行种植。这类树木的好处是可以通过扦插的方式保证后代将亲代的基因传递下去。

第三批是难种的果树,比如苹果树,梨树,樱桃树。作为异花授粉的植物,他们的后代很容易发生突变,直到农业嫁接技术的发展才保证优秀品种的培育。因为中国率先发展出这种技术,所以我们才能“桃李满天下”。

还有一类自力更生型的“杂草”,比如燕麦,萝卜,莴苣。他们都是早期农民果园、菜地里的杂草逐渐被顺手驯化而来的。

其他影响食物体系的原因

我们知道野生植物被驯化的时间顺序大致相同,但是全球各地的食物生产体系却略有不同。其中的影响原因主要是两种。

一是耕种方式。率先驯化大型哺乳类动物作为家畜的地区,会借助牲畜犁地和单作(一块田只种一种作物)。而没有驯化离地牲畜的地区,则会人工犁地,手动撒种。所以他们常用混作(多种作物种在一块田里)的方式。

二是摄取碳水化合物的来源。很多地区以谷物为重要作物。而另一些地区则是以块根作物和块茎作物为主。比如在我国土豆是一种蔬菜,而在西方国家,土豆是主食。所以他们才不能理解土豆丝盖饭这种主食配主食的吃法。

书后问题9:事实证明,杏仁可驯化而橡实不可驯化,这是为什么?其意义是什么?

野生的杏仁和橡实都很苦。像树很难驯化的三个原因:一是成长缓慢。杏仁只需要三四年就可以成熟。一颗橡实则需要10年以上的时间。

二是抢不过松鼠。橡实是松鼠最喜爱的食物,即使吃不完松鼠也会将它们埋起来,人类的采集速度太慢了。

三是基因复杂。杏仁的苦味是由单一基因控制的,而相食的苦味,则可能有多个控制基因,因此即便是基因突变也不能保证性橡实绝对不苦。

总结

人类在野地里,从许多变异的个体中选中中意的,就造就了驯化的情景,在人类的园圃里,植物个体之间相互竞争受到选拔的个体,与在野地里受天择的青睐不同,所以人工培育的植物便呈现出不同于野生的基因。与其说那些培育农作物的是“人择”的结果,不如说是另一种特定环境中“天择”演化的模型。

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来源:TechFM
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