Jagung adalah salah satu tanaman terpenting di dunia. Kami tidak hanya membuangnya dan mengunyahnya; jagung dapat diubah menjadi tepung dan sirup, diumpankan ke ternak, diubah menjadi etanol dan bahkan dapat digunakan untuk membuat plastik. Antara 2016 dan 2017, sekitar satu miliar ton jagung diproduksi di seluruh dunia, dan jagung menghasilkan lebih dari enam persen dari semua kalori makanan untuk manusia.
Kisah pati yang sederhana namun bermanfaat ini dimulai ribuan tahun yang lalu di Meksiko, dengan domestikasi rumput kuno yang disebut teosinte. Tetapi menurut sebuah studi baru yang diterbitkan dalam Science, lintasan evolusi teosinte menjadi biji-bijian emas yang kita kenal sekarang mungkin lebih kompleks daripada yang diperkirakan para ilmuwan sebelumnya.
Domestikasi jagung, menurut teori yang berlaku umum, terjadi di Lembah Sungai Balsas di selatan-tengah Meksiko. Sekitar 9.000 tahun yang lalu, para petani awal di wilayah ini mulai memilih sifat-sifat teosinte yang menguntungkan, yang terlihat sangat berbeda dengan jagung modern dan tidak terlalu disukai; tongkolnya kecil dan beberapa kernel dikelilingi oleh selubung yang keras. Tetapi dengan campur tangan manusia, teosinte berevolusi menjadi jagung yang enak dan empuk, yang kemudian dibawa ke bagian lain Amerika. Pada saat penjajahan Eropa pada abad ke-15, jagung adalah sumber makanan utama di banyak bagian wilayah tersebut.
Logan Kistler, penulis utama studi baru dan kurator arkeobotani dan arkeogenomik di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian, mengatakan bahwa menurut teori ini, aliran gen dari teosinte liar masih terjadi di beberapa jagung yang dijinakkan, tetapi “secara utama, secara evolusi cara yang penting, aliran gen berhenti pada nenek moyang semua jagung. ”
Namun, wahyu baru-baru ini mendorong Kistler dan rekan-rekannya untuk memikirkan kembali ide ini. Pada tahun 2016, dua kelompok penelitian independen menganalisis DNA tongkol jagung berusia 5.000 tahun dari sebuah gua di Meksiko, dan menemukan bahwa jagung purba masih di tengah-tengah proses domestikasi. Tongkol memiliki beberapa gen yang terkait dengan teosinte, mendikte hal-hal seperti penyebaran benih dan produksi pati, dan gen lain yang memiliki karakteristik jagung jinak, seperti varian yang bertanggung jawab untuk menghilangkan selubung luar keras teosinte.
Temuan ini, menurut Kistler, mengejutkan. Pada saat tongkol berakhir di lantai gua kuno, jagung sudah melakukan perjalanan jauh melampaui Meksiko, dan telah dibudidayakan di Amazon barat daya selama sekitar 1.500 tahun. Dengan kata lain, kisah evolusi biji-bijian tampaknya telah bercabang menjadi dua jalur yang berbeda.
"Anda memiliki paradoks ini, ketidakcocokan ini, di mana Anda telah memiliki jagung yang terus dibudidayakan di bagian-bagian Amazon selama ribuan tahun, dan kemudian masih belum selesai didomestikasi di pusat asal, " jelas Kistler. "Untuk merekonsiliasi arkeologi dan genetika ... kita harus memikirkan model domestikasi baru."
Jadi, Kistler dan rekan-rekan peneliti memutuskan untuk melihat lebih dekat pada DNA jagung — dan apa yang mereka temukan menunjukkan bahwa sementara domestikasi teosinte memang dimulai di Meksiko,
Kita seharusnya tidak menganggap domestikasi jagung sebagai peristiwa yang terpisah. Sebaliknya, evolusi biji-bijian adalah proses yang panjang dan berbelit-belit, dengan tahap akhir domestikasi terjadi lebih dari sekali, di lebih dari satu tempat.
Studi baru menganalisis genom lebih dari 100 varietas jagung modern, sekitar 40 di antaranya diurutkan oleh para peneliti. Tim juga melihat DNA 11 tanaman kuno. Ketika mereka memetakan koneksi genetik antara spesimen, para peneliti menemukan beberapa garis keturunan yang berbeda, masing-masing dengan hubungan unik mereka sendiri dengan teosinte. Paling signifikan, hasilnya mengungkapkan bahwa meskipun domestikasi jagung dimulai dengan satu gen tunggal besar di Meksiko, butirannya dibawa ke tempat lain sebelum proses domestikasi selesai.
"Kami menemukan dalam bukti genom bahwa jagung Amerika Selatan sebenarnya berasal dari salah satu garis keturunan semi-domestik ini, " kata Kistler. "Anda mengalami evolusi paralel ini terjadi di berbagai bagian Amerika, dengan berbagai kelompok orang."
Menurut penelitian, ada gelombang besar pergerakan “proto-corn” dari Meksiko ke Amerika Selatan. Jagung yang dijinakkan sebagian tampaknya telah mendarat di Amazon barat daya, yang sudah menjadi hotspot untuk domestikasi tanaman lain, termasuk beras, labu dan singkong. Kistler berteori bahwa jagung diadopsi ke dalam praktik pertanian di sana, memberikan proses domestikasi kesempatan untuk mengambil di mana ia tinggalkan. Mungkin, meskipun tidak pasti, bahwa jagung di lokasi baru ini berkembang lebih cepat daripada jagung di pusat domestikasi, yang akan menjelaskan mengapa tongkol 5.000 tahun dari gua di Meksiko tampaknya berada dalam fase perantara domestikasi pada saat jagung sudah dibudidayakan di Amazon.
"Alasan untuk itu adalah Anda tidak memiliki aliran gen konstan dari populasi liar ... di mana jagung liar di tepi lapangan akan memberikan kontribusi beberapa serbuk sari, " kata Kistler. "Itu akan memperlambat efisiensi seleksi, dan kau tidak seefisien mungkin untuk mendorong seleksi untuk sifat-sifat itu."
Setelah berinkubasi di Amazon barat daya selama beberapa ribu tahun, jagung bergerak lagi, menurut penulis penelitian - kali ini ke Amazon timur, di mana ia tumbuh di tengah berkembangnya pertanian secara umum yang telah diamati oleh para arkeolog di wilayah tersebut.
Penemuan lain yang menarik terletak pada kenyataan bahwa jagung modern dari Andes dan Amazon barat daya terkait erat dengan jagung yang ditanam di Brasil timur, yang menunjuk ke gerakan lain ke arah timur. Ini selaras dengan bukti arkeologis - seperti penyebaran tradisi keramik, misalnya - menunjukkan bahwa orang-orang di Amerika mulai berkembang ke timur sekitar 1.000 tahun yang lalu, menurut Kistler. Pada kenyataannya, hari ini, orang yang berbicara bahasa Macro-Jê di dekat pantai Atlantik Brasil menggunakan kata asli Amazon untuk “jagung.”
Potongan-potongan teka-teki genetik ini tidak cocok bersama dengan jelas pada awalnya. Kistler mengatakan bahwa data genom yang ia dan rekan perisainya kumpulkan adalah "benar-benar membingungkan untuk waktu yang lama."
"Kami tidak dapat membuat kepala atau ekor dari apa yang kami lihat sampai kami mulai berbicara dengan para ahli linguistik, ahli paleoekologi dan arkeolog, " ia menjelaskan. "Lalu diklik."
Beberapa wahyu muncul karena kebetulan yang bahagia. Sementara Kistler mempresentasikan versi awal dari temuannya di Brasil tahun lalu, Flaviane Malaquias Costa, seorang mahasiswa PhD di University of São Paulo, hadir di audiensi. Dia menunjukkan bahwa peta genetik Kistler memiliki kemiripan yang luar biasa dengan distribusi kata Amazon untuk jagung. Belakangan, Jonas Gregorio de Souza dan Eduardo Ribeiro, masing-masing peneliti di University of Exeter dan Museum of Natural History, membantu lebih lanjut menghubungkan tren linguistik ini dengan lanskap.
Pekerjaan kolektif tim "dengan baik menjabarkan model eksplisit di mana jagung terus berevolusi setelah tiba di Amerika Selatan, " kata Jeffrey Ross-Ibarra, seorang ilmuwan tanaman di University of California, Davis, yang mempelajari genetika evolusi dari jagung dan teosinte., tetapi tidak terlibat dalam penelitian ini. "Meskipun bukan domestikasi kedua, itu menyoroti bahwa jagung Amerika Selatan telah mengalami sejumlah besar adaptasi yang agak terlepas dari jagung di Meksiko."
Untuk Michael Blake, seorang antropolog di University of British Columbia yang penelitiannya berfokus pada asal-usul dan penyebaran pertanian, urutan penelitian dari sembilan tanaman arkeologi sangat menarik. “Kami belum memiliki konteks yang sangat baik [di Amerika Selatan] di mana kami bisa mendapatkan sampel jagung arkeologis yang baik yang bertanggal andal dan ... cukup terpelihara sehingga dapat menghasilkan bukti genetik, ” katanya.
Tetapi Blake juga mencatat bahwa sampel purba ini baru berumur sekitar 1.000 tahun, yang “sangat terlambat dalam evolusi jagung.” Ada sangat sedikit sampel jagung arkeologi dari Amerika Selatan yang berasal dari lima atau enam ribu tahun yang lalu, yang membuatnya sulit. untuk mendapatkan gambaran lengkap dari biji-bijian yang dilakukan di Meksiko.
"Karakterisasi genetik itu sendiri mungkin tidak memberi tahu kita banyak tentang morfologi [atau bentuk dan struktur tanaman] karena kita tidak tahu persis apa hubungan antara aspek morfologi dan gen itu sendiri, " Blake menjelaskan.
Kistler mengakui bahwa akan "sangat bagus" memiliki bukti lama dari Amerika Selatan, tetapi dia juga memikirkan masa depan. Sangat penting untuk memahami bagaimana jagung beradaptasi dengan lingkungan baru di masa lalu karena gandum terus menjadi sumber makanan penting saat ini, kata Kistler. Domestikasi jagung sampai saat ini telah begitu berhasil karena hubungan simbiosis antara manusia dan tanaman telah berkembang selama ribuan tahun; dengan menanam jagung, manusia mendapat sumber makanan yang andal dan jagung ditaburkan secara teratur di lingkungan yang kaya nutrisi.
Namun, iklim kita yang cepat berubah, “sedikit menjungkirbalikkan hubungan itu, ” Kistler menjelaskan. "Jadi, lebih penting untuk berpikir dalam hal keanekaragaman hayati dan dari mana kemampuan adaptasi akan muncul ketika sistem produksi pangan kita mulai merespons dengan buruk terhadap perubahan, karakteristik iklim tingkat tinggi."
