Câu chuyện về cách những con sói cổ đại đến chiếm một vị trí gần lửa trại với tư cách là người bạn tốt nhất của loài người là một câu chuyện quen thuộc (ngay cả khi các nhà khoa học vẫn đang tìm hiểu một số chi tiết cụ thể). Để được thuần hóa, một loài động vật hoang dã phải được thuần hóa—có khả năng sống gần con người mà không thể hiện sự hung hăng nguy hiểm hoặc sợ hãi suy nhược. Thuần hóa là bước đầu tiên cần thiết trong quá trình thuần hóa động vật và ai cũng biết rằng một số loài động vật dễ thuần hóa hơn những loài khác
Nhưng có phải con người cũng ưu tiên thuần hóa một số loài thực vật hoang dã vì chúng dễ “thuần hóa” hơn? Nghiên cứu từ Đại học Washington ở St. Louis kêu gọi đánh giá lại quá trình thuần hóa thực vật, dựa trên gần một thập kỷ quan sát và thử nghiệm. Hành vi của cây hà thủ ô mọc thẳng, một họ hàng của kiều mạch, đã khiến các nhà cổ sinh vật học của WashU phải đánh giá lại hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về quá trình thuần hóa thực vật.
Natalie Mueller, trợ lý giáo sư khảo cổ học về Nghệ thuật & Khoa học tại Đại học Washington cho biết: “Chúng tôi không có thuật ngữ tương đương cho sự thuần hóa ở thực vật. "Nhưng thực vật có khả năng đáp lại con người. Chúng có khả năng phát triển để được thuần hóa."
Công việc của cô với các loại cây trồng bản địa sớm ở Bắc Mỹ cho thấy một số cây hoang dã phản ứng nhanh với việc dọn sạch, bón phân, làm cỏ hoặc tỉa thưa. Những cây phản ứng theo cách giúp việc trồng trọt dễ dàng hơn hoặc năng suất cao hơn có thể được coi là dễ thuần hóa hơn những cây không thể.
"Nếu thực vật phản ứng nhanh chóng theo những cách có lợi cho những người trồng trọt sớm—ví dụ bằng cách tạo ra năng suất cao hơn, hạt to hơn, hạt dễ nảy mầm hơn hoặc vụ thứ hai trong một mùa sinh trưởng—điều này sẽ khuyến khích con người tiếp tục đầu tư vào mối quan hệ đồng tiến hóa," cô nói.
Khả năng thể hiện các đặc điểm và đặc điểm khác nhau để đáp ứng với môi trường được gọi là tính dẻo, và không phải tất cả các loài đều dẻo như nhau.
Mueller cho biết: “Một số loại cây phản ứng nhanh chóng và rõ ràng với việc trồng trọt và chăm sóc. "Tôi nghĩ người xưa hẳn đã nhận thấy rằng họ có thể tăng gấp đôi sản lượng chỉ bằng cách tỉa bớt những hàng cây rậm rạp. Đây là một trong những kỹ thuật làm vườn đơn giản và phổ biến nhất, nhưng nó có nhiều tác dụng quan trọng đối với sự phát triển của cây trồng."
Một nông dân sớm sẽ làm gì?
Nghiên cứu của Mueller, được xuất bản vào ngày 7 tháng 4 trên tạp chí PLOS ONE , tập trung vào công việc với một loại cây có tên là cây hà thủ ô, một thành viên của họ kiều mạch đã được thuần hóa bởi những người nông dân bản địa ở miền đông Bắc Mỹ. Loài phụ được thuần hóa hiện đã tuyệt chủng; con người không ăn nó nữa. Nhưng Mueller và những người khác trước đây đã phát hiện ra những kho hạt giống được cất giữ trong hang động, tàn tích thực vật bị đốt cháy trong các lò sưởi cổ và thậm chí cả hạt của cây hà thủ ô mọc thẳng trong phân người, bằng chứng rõ ràng rằng loài này đã từng được tiêu thụ như một loại thực phẩm chính.
Mueller, người nghiên cứu về mùa màng bị mất, đã dành nhiều năm để trồng hà thủ ô mọc thẳng đứng và các loại cây trồng tiền thân khác trong các khu vườn thử nghiệm, bao gồm cả tại trạm nghiên cứu môi trường của Đại học Washington, Trung tâm Nghiên cứu Tyson. Cô ấy không phải lúc nào cũng thành công với việc trồng những loại cây mà cô ấy thu thập được trong tự nhiên. Theo cách đó, Mueller có thể liên tưởng đến những người nông dân đầu tiên đã thử nghiệm tương tự với thực vật để khám phá tiềm năng của chúng.
Những nỗ lực của cô thường bị cản trở bởi trạng thái ngủ đông của hạt , một đặc điểm chung của các loài thực vật hoang dã.
Không giống như hạt giống bạn mua ở cửa hàng làm vườn, hạt của hầu hết các loại cây dại sẽ không nảy mầm nếu bạn chỉ rắc một ít nước lên chúng. Yêu cầu nảy mầm của chúng rất đa dạng và được định hình bởi lịch sử tiến hóa của chúng. Ví dụ, nếu một loài thực vật đã phát triển ở một nơi có mùa đông, chẳng hạn như vùng Trung Tây, thì hạt của nó có thể không nảy mầm trừ khi chúng trải qua một thời kỳ lạnh giá kéo dài. Điều này ngăn chúng nảy mầm quá sớm trong tự nhiên—chúng đang đợi mùa xuân. Thực vật thuần hóa đã mất đi các yêu cầu nảy mầm đa dạng của chúng.
Việc mất các chất ức chế nảy mầm đã đưa ra một nghịch lý đối với các nhà lý thuyết về thuần hóa. Nhiều áp lực chọn lọc có thể tạo thuận lợi cho sự tiến hóa của đặc điểm này xuất phát từ việc gieo hạt. Nhưng tại sao người cổ đại lại bắt đầu gieo hạt nếu không hạt nào nảy mầm?
Với cây hà thủ ô mọc thẳng, Mueller đã trải qua một bước đột phá. Dựa trên bốn mùa quan sát, Mueller đã xác định rằng việc trồng cây dại trong điều kiện mật độ thấp điển hình của một khu vườn canh tác (tức là cách xa nhau và làm cỏ) sẽ kích hoạt cây tạo ra hạt dễ nảy mầm hơn. Điều này làm cho vụ thu hoạch dễ dàng hơn để trồng thành công vào lần tiếp theo, loại bỏ rào cản chính đối với việc lựa chọn thêm.
Mueller cho biết: “Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng hà thủ ô mọc thẳng đứng trong các hệ thống nông nghiệp có mật độ thấp sẽ tự động 'hành động được thuần hóa' trong một mùa sinh trưởng duy nhất, trước khi bất kỳ sự chọn lọc nào diễn ra".
Hãy coi nó như loài thực vật tương đương với con sói đầu tiên, mặc dù vẫn còn là một loài động vật hoang dã , đã ngồi xuống với người bạn của nó quanh ngọn lửa. Đây là một sự thay đổi hành vi, chứ không phải là một sự tiến hóa, nhưng nó cho phép mở ra những con đường tiến hóa mới.
Vai trò đối với hành vi của thực vật
Mueller tin rằng có sự thiên vị trong các nghiên cứu về thuần hóa đối với việc xem tính dễ thay đổi hoặc tính dẻo này là tiếng ồn cản trở nỗ lực giải thích sự thay đổi tiến hóa. Thay vào đó, bài báo này lập luận rằng chúng ta cần hiểu sự phát triển và hành vi của họ hàng cây trồng hoang dã để giải thích quá trình thuần hóa tiến hóa.
Mueller cho biết: “Bởi vì chúng ta thiếu kinh nghiệm thực tế với các tổ tiên cây trồng mà người cổ đại đã có, nên những tác động của môi trường đối với sự phát triển của thực vật hầu như không được chú ý và nghiên cứu kỹ”.
Phát hiện của cô ấy có thể có ứng dụng để phát triển các loại cây lương thực mới: không có lý do gì chúng ta phải giới hạn ở những loại cây mà tổ tiên chúng ta đã thuần hóa hàng ngàn năm trước.
Một số nhà nghiên cứu đã kêu gọi thuần hóa de novo—lựa chọn những loài thực vật hoang dã với những đặc điểm mong muốn và thuần hóa chúng một cách có chủ đích. Mueller cho biết , có thể hợp lý khi bắt đầu tìm đến những loài thực vật hoang dã dễ thuần hóa như những loại cây trồng tiềm năng có thể được phát triển cho tương lai.
Bài viết này cũng góp phần nâng cao nhận thức rằng thực vật là những sinh vật phản ứng nhanh và giao tiếp. Mặc dù ý tưởng này rất tiên tiến và được tranh luận sôi nổi trong sinh học và sinh thái học, nhưng nó phổ biến rộng rãi trong các triết học bản địa Bắc Mỹ và có lẽ đã được những người thuần hóa cây hà thủ ô và các loại cây khác từ hàng nghìn năm trước nắm giữ.
Nghiên cứu gần đây đã chỉ ra cách thực vật cảnh báo họ hàng về động vật ăn cỏ bằng cách sử dụng tín hiệu hóa học, chia sẻ tài nguyên thông qua mạng lưới nấm rễ và thậm chí phát ra tiếng động khi chúng bị thương hoặc căng thẳng.
"Bạn không thể giải thích việc thuần hóa thực vật nếu chỉ xem xét các hành vi của con người, bởi vì việc thuần hóa là kết quả của mối quan hệ qua lại giữa nhiều loài có khả năng đáp ứng lẫn nhau," Mueller nói.
