मकई, एक फसल जो अंटार्कटिका को छोड़कर हर महाद्वीप पर खेती की जाती है, अपने पूर्वजों की तरह बहुत कम दिखती है, कठोर गुठली के साथ एक जंगली घास जो आज दक्षिण-पश्चिमी मैक्सिको में उगती है और टेओसिन्टे कहलाती है।
वनस्पति विज्ञानियों ने मकई की उत्पत्ति पर लगभग एक सदी तक बहस की है, एक बिंदु पर विश्वास करते हुए कि आधुनिक संयंत्र एक विलुप्त जंगली मक्का से उतारा गया था, या अभी तक अनदेखा कुछ। हालांकि, आनुवंशिकीविदों ने अंततः 1990 में यह निर्धारित किया कि मकई हार्ड-कर्नेल्ड टेओसिन से संबंधित था, और यह निष्कर्ष निकाला कि आज जिस प्लंप, रसदार पौधे को हम जानते हैं, वह जंगली घास का घरेलू रूप है। 10, 000 और 13, 000 साल पहले, वैज्ञानिकों ने तर्क दिया, किसानों ने अनुकूल लक्षणों के साथ बीज का चयन किया और समय के साथ पौधे को बदल दिया गया।
लेकिन पिछले सप्ताह प्रकाशित एक अध्ययन में क्वाटरनेरी इंटरनेशनल, स्मिथसोनियन शोधकर्ता डोलोरस पिपेरनो, पनामा के गामबोआ में स्मिथसोनियन ट्रॉपिकल रिसर्च इंस्टीट्यूट के फील्ड स्टेशन में काम करने वाले एक पुरातत्वविद् ने एक नई मशीन "समय" परिकल्पना साझा की। पिछले पर्यावरणीय परिस्थितियों के तहत, वह और उनके सहयोगियों का कहना है, टेओसिनटी आज की तुलना में कहीं अधिक अलग दिखती थी और आधुनिक काल के मकबरे की तुलना में यह अब भी बहुत करीब है। यह इस बात पर प्रकाश डाल सकता है कि शुरुआती किसानों ने इसकी खेती करना क्यों चुना।
पिछले पर्यावरणीय परिस्थितियों में, पिपेरनो (आधुनिक टेओसिनटे ले जाने वाले) और उनके सहयोगियों का कहना है कि प्लाइस्टोसिन-युग पूर्वजों का पौधा आज की तुलना में कहीं अधिक अलग दिखता है और आधुनिक काल के मकई से ज्यादा मिलता जुलता है। (मैथ्यू Lachniet) "हम जानते हैं कि 10, 000 से 13, 000 साल पहले, " पिपर्नो कहते हैं, "जब शिकारी ने पहली बार [आज की] फसलों के जंगली पूर्वजों का शोषण करना शुरू किया और जब पहले किसानों ने वास्तव में फसलों की खेती शुरू की, तो तापमान और वायुमंडलीय CO2 बहुत अलग थे। "
पिपेरनो ने क्लॉस विंटर के साथ काम किया, जिसने एक ग्लास-चैंबर वाला ग्रीनहाउस डिजाइन किया था - टाइम मशीन - को कम CO2 के स्तर के साथ बनाए रखा गया था और कम तापमान पर रखा गया था जो कि प्लीस्टोसीन और शुरुआती होलोसीन अवधियों के समान थे। नियंत्रण उद्देश्यों के लिए एक और ग्रीनहाउस जो आज के वातावरण की नकल करता है, पास में पढ़ा गया था। पिपेरनो और उनके सहयोगियों ने तब दोनों कक्षों में टेओसिनेट लगाया।
यह मकई के जीवाश्म इतिहास और पिछले पर्यावरणीय परिस्थितियों का अध्ययन करते समय था कि पिपेरनो ने आश्चर्य करना शुरू कर दिया था कि प्लांट के पूर्वजों ने प्लीस्टोसीन और शुरुआती होलोसीन के दौरान क्या देखा होगा, जब वे पहली बार काटा गया था और फिर खेती की गई थी। इसके बाद, तापमान आज की तुलना में 3.5 से 5.4 डिग्री अधिक ठंडा था, और वायुमंडलीय CO2 प्रति मिलियन 260 भागों के स्तर पर मंडराया। बाद में, औद्योगिक क्रांति के दौरान, सीओ 2 आज 405 भागों प्रति बिलियन तक बढ़ जाएगा, जिस स्तर पर अब लंबे, लंबे शाखाओं वाले टेओसिन प्लांट बढ़ते हैं।
"टाइम मशीन" चैम्बर (ए) से मक्का की तरह के फेनोटाइप संयंत्र में एक एकल लटकन होता है जो मुख्य तने को समाप्त करता है और मादा कान मुख्य तने (तीर) के साथ दिखाई देते हैं। ऊपरी दाएं पर इनसेट महिला के एक कान का क्लोज-अप है। नियंत्रण कक्ष (बी) में उगाए गए आधुनिक टेओसिन की कई लंबी, प्राथमिक पार्श्व शाखाएं (उदाहरण, ऊपरी सफेद तीर) हैं जिन्हें टैसेल (काला तीर) द्वारा समाप्त किया गया है। अविकसित, महिला के कान माध्यमिक पार्श्व शाखाओं (सफेद तीर) पर देखे जा सकते हैं। (आइरीन होल्स्ट, STRI) पिपेरनो की जांच में रुचि थी कि भविष्य में सीओ 2 और तापमान में वृद्धि कैसे "फेनोटाइपिक प्लास्टिसिटी" नामक कुछ उत्पन्न कर सकती है, या इसके वातावरण की प्रतिक्रिया में पौधे में दिखावट में परिवर्तन हो सकता है। फेनोटाइपिक प्लास्टिसिटी दो आनुवंशिक रूप से समान जीवों को अलग-अलग स्थितियों में बढ़ने पर अलग दिखने का कारण बन सकती है।
"टाइम मशीन" में, पिपेरनो और क्लॉस को यह पता लगाने के लिए तैयार किया गया था कि टेओसिनटे के पौधे मकई से मिलते-जुलते हैं और आज हम खा रहे हैं। जबकि आज की टेओसिन में कानों की कई शाखाएँ होती हैं, जो माध्यमिक शाखाओं पर बढ़ती हैं, ग्रीनहाउस पौधों में एक ही मुख्य तना होता है, जिसमें एक ही लटकन होता है, साथ ही कई छोटी शाखाएँ होती हैं। और बीज अलग थे, भी: जंगली टेओसिन के बीज के विपरीत, जो क्रमिक रूप से परिपक्व हो गए थे, प्रायोगिक पौधों के सभी बीज एक ही समय में मकई कर्नेल या बीज के समान परिपक्व हो गए। आज के Teosinte बीज तंग वनस्पति bracts में संलग्न हैं, लेकिन समय-मशीन ने बीज गुठली के साथ पौधों का उत्पादन किया जो उजागर हुए थे।
पिपेरनो के अनुसार, कम शाखाएं, आसानी से दिखाई देने वाले बीजों के साथ, टेओसिनटे को फसल के लिए एक आसान फसल बना दिया होगा। इन विशेषताओं-पहले सोचा गया था कि मानव चयन और वर्चस्व से उपजा है-पर्यावरणीय परिवर्तनों के माध्यम से प्रेरित किया जा सकता है जो फेनोटाइपिक प्लास्टिसिटी को प्रेरित करते हैं।
टाइम मशीन चेंबर के अंदर, टोसिनेट को उन स्थितियों में उगाया गया था जो शायद 10, 000 साल पहले आई थीं। (आइरीन होल्स्ट, STRI) ऐसा लगता है कि पर्यावरण ने "महत्वपूर्ण, अगर गंभीर" खेती के लिए टेओसिन्टे पर ध्यान केंद्रित किया, तो भूमिका निभाई, पिपेरनो कहते हैं। मक्का जैसी विशेषताएं "शुरुआती किसानों को एक प्रमुख शुरुआत दी।"
डैनियल सैंडवेइस, प्रोफेसर ऑफ एंथ्रोपोलॉजी एंड क्वाटरनरी एंड क्लाइमेट स्टडीज़ ऑन मेन विश्वविद्यालय ने लैटिन अमेरिका में शुरुआती जलवायु परिवर्तन पर व्यापक शोध किया है। उन्होंने पिपेरनो के प्रयोग को "ग्राउंडब्रेकिंग" कहा, और कहा कि उनका मानना है कि यह "अध्ययन की पूरी श्रृंखला के लिए एक मॉडल बन जाएगा।"
पिपेरनो, क्लाउस और उनकी टीम यह देखने में भी रुचि रखते थे कि प्लीस्टोसीन और होलोसीन युगों के बीच तापमान और सीओ 2 में एक उल्लेखनीय स्पाइक कैसे पौधे की उत्पादकता को प्रभावित कर सकता है, और उस समय के दौरान कृषि शुरू होने के संभावित कारण को समझाने में मदद कर सकता है और इससे पहले नही।
प्लेइस्टोसिन के दौरान, वायुमंडलीय सीओ 2 का स्तर होलोसीन के दौरान कम से कम एक तिहाई से कम था और तापमान 5 से 7 डिग्री कूलर था। प्लेइस्टोसिन युग सीओ 2 का स्तर और तापमान पौधे के विकास पर कारकों को सीमित कर रहे थे, निष्कर्ष निकाला पिपर्नो ने, जिन्होंने पिछले शोध में देखा था कि कम सीओ 2, कम तापमान के वातावरण में बढ़ते पौधों ने प्रकाश संश्लेषण और कम बीज उपज को रोक दिया।
कॉर्न के जंगली पूर्वज, टेओसिन्टे को आधुनिक (बाईं ओर कक्ष) और अतीत के नीचे (दाईं ओर कक्ष) जलवायु परिस्थितियों में बढ़ता हुआ दिखाया गया है। स्मिथसोनियन वैज्ञानिक डोलोरस पिपर्नो (दाएं) इरेन होल्स्ट के साथ। (सीन मैटसन) पिपेरनो के स्वयं के परिणाम पूर्व अध्ययनों से प्रतिध्वनित हुए; Teosinte ने गर्म तापमान के साथ चैम्बर में और अधिक बीज बनाए और C02 को बढ़ाया। इस घटना ने शायद कृषि को पहली बार, परिवारों को खिलाने के लिए एक स्थायी अभ्यास बनाया। पिपर्नो कहते हैं कि प्लांट की बढ़ी हुई उत्पादकता, खेती को "एक अच्छी अनुकूल रणनीति" में बदल देती है।
"परिणाम चौंकाने वाले हैं, " सैंडवीस कहते हैं, जिन्होंने नोट किया कि टेओसिन की उपस्थिति में लंबे समय से वैज्ञानिक थे। प्लेस्टोसिन वृद्धि की स्थिति में टेओसिनटे जैसा दिखता था, उसे देखने के बाद, मकई के साथ इसका संबंध "बहुत अधिक समझ में आने लगा।"
पेंडर्नो के प्रयोग से वैज्ञानिकों और पुरातत्वविदों को दुनिया भर में फसल वर्चस्व की प्रक्रिया और समय को समझने में मदद मिल सकती है। गेहूं, जौ और चावल ने फेनोटाइपिक परिवर्तनों का भी अनुभव किया है और प्लीस्टोसीन और प्रारंभिक होलोकॉपी युग में उत्पादकता में वृद्धि हुई है। इस प्रक्रिया को ट्रेस करते हुए समझा जा सकता है, "जैसा कि मकई के साथ लगता है, क्यों लोगों ने उन विशेष प्रजातियों को चुना और दूसरों को नहीं, और जब यह किया तो पालतू बनाने की प्रक्रिया क्यों हुई।"
पिपेरनो ने कृत्रिम चयन अध्ययन आयोजित करके अपने शोध को जारी रखने की योजना बनाई है, जिससे प्रेरित, मक्का जैसे फेनोटाइप्स की विरासत का पालन करने के लिए पौधों की कई पीढ़ियां बढ़ रही हैं। वह कहती हैं कि फेनोटाइपिक प्लास्टिसिटी इस बात का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन रही है कि वैज्ञानिक "नए आधुनिक संश्लेषण" को क्या कहते हैं - व्यापक रूप से वैज्ञानिक विकासवादी परिवर्तन पर पर्यावरण के प्रभाव को कैसे देखते हैं।
"हमने मूल रूप से एक खिड़की खोली है, " पिपर्नो कहते हैं।
