Gli scienziati dell'Iowa State University hanno fatto un viaggio nel passato studiando i cambiamenti genetici nel mais causati dall'addomesticamento.

Uno studio pubblicato sulla rivista accademica peer-reviewed Biologia del genoma mette in luce come la demografia, o cambiamenti nella dimensione della popolazione, plasmato la genetica del mais. Lo studio mostra come i "colli di bottiglia" genetici imposti dall'addomesticamento delle piante di mais abbiano aumentato la prevalenza di mutazioni svantaggiose presenti oggi nel genoma della coltura. Matteo Hufford, un assistente professore di ecologia, evoluzione e biologia dell'organismo e autore corrispondente senior dello studio, ha detto che la comprensione della storia di una coltura consente agli scienziati di prevedere con maggiore precisione come le specie domestiche possono rispondere alle nuove condizioni ambientali.

I risultati più significativi dello studio sono riassunti in un video animato della rivista.

Il mais è stato addomesticato per la prima volta all'incirca 10, 000 anni fa nel Messico centrale selezionando i tratti desiderabili del teosinte, una specie di erba selvatica. Da allora, il mais domestico si è diffuso in tutte le Americhe. Ma, poiché i primi agricoltori selezionavano le piante per i tratti specifici desiderabili per la produzione agricola, hanno creato un collo di bottiglia che ha limitato la diversità del pool genetico disponibile.

"La selezione naturale di solito funziona meglio quando ci sono popolazioni più grandi, "Hufford ha detto. "Altrimenti, la deriva e il caso possono aumentare la quantità di alleli deleteri, ed è quello che vediamo qui".

Gli alleli deleteri, o mutazioni svantaggiose nel genoma del mais, aumentò di frequenza a causa dell'addomesticamento e divenne ancora più comune man mano che il mais si diffondeva ulteriormente dal suo punto di origine, secondo lo studio. Queste mutazioni rendono più difficile la sopravvivenza e la riproduzione delle piante.

Ad esempio, Hufford ha detto che le varietà di mais nella regione andina del Sud America, dove l'isolamento geografico esercita una pressione evolutiva sulle colture, mostrano un numero elevato di mutazioni deleterie.

Hufford e il suo gruppo di ricerca, tra cui l'autore principale e ricercatore post-dottorato Li Wang, sequenziato i genomi di 31 varietà di mais e quattro varietà di teosinte per lo studio. Confronti geografici, così come analisi di vari marcatori genetici, ha permesso ai ricercatori di mettere insieme una linea temporale evolutiva. La cronologia mostra una divisione tra specie selvatiche e domestiche intorno a 10, 000 anni fa.

Ma Hufford ha detto che il flusso genico, o incrocio di specie domestiche con teosinte, potrebbe aver aiutato le piante di mais ad adattarsi alle nuove condizioni ambientali man mano che il mais si diffondeva nelle regioni di alta quota attraverso i continenti e potrebbe anche aver ridotto il numero di alleli dannosi nel mais. Questa nuova comprensione può aiutare gli scienziati a prevedere come altre specie domestiche, come colture, può essere in grado di adattarsi a nuovi ambienti geografici e ambientali, ha detto Hufford.