Ai barbecue in giardino di oggi, ci godiamo la pannocchia di mais con centinaia di chicchi dolci e succosi. Ma se mangiassimo teosinte, l'antenato selvatico del mais, saremmo fortunati a goderci una dozzina di chicchi per spiga. In effetti, molte delle nostre colture moderne somigliano poco ai loro antenati selvaggi. Grazie a migliaia di anni di allevamento, o "selezione artificiale", i raccolti di oggi sono gustosi e producono rese elevate. Tuttavia, potrebbero aver subito ulteriori modifiche che sono più difficili da vedere (o da gustare).

Sebbene gli esseri umani abbiano migliorato le colture per soddisfare i nostri gusti e i nostri sistemi agricoli, il processo di selezione può anche alterare tratti che gli allevatori non hanno preso di mira intenzionalmente. Nelle colture da riproduzione per l'agricoltura moderna, potremmo aver inavvertitamente reso le piante più dipendenti da input come i fertilizzanti, che sono ad alta intensità energetica da produrre e spesso causano inquinamento da nutrienti. Gli studi suggeriscono che le comunità microbiche associate al mais sono cambiate nel corso della sua storia di addomesticamento. Questi microbi possono svolgere ruoli importanti nei processi ecosistemici come il ciclo dell'azoto, convertendo l'azoto in forme a cui le piante possono facilmente accedere e utilizzare.

In "Differenze di reclutamento del microbioma N-Cycling tra moderno e selvaggio Zea maysa "—pubblicato da Phytobiomes Journal a giugno, Alonso Favela, Martin Bohn e Angela Kent hanno studiato questi cambiamenti evolutivi nel reclutamento di microbi associati alle radici. Per fare ciò, hanno coltivato sia il moderno mais domestico che il teosinte selvatico in una serra e hanno introdotto comunità microbiche del suolo simili. Una volta che le piante erano cresciute, veniva raccolto il terreno che circondava le loro radici. I ricercatori hanno quindi utilizzato il sequenziamento del DNA per studiare la composizione del microbioma di ciascuna pianta, compresi i geni correlati al ciclo dell'azoto.

I ricercatori hanno scoperto che le piante domestiche reclutavano microbi diversi dal suolo rispetto ai loro parenti selvatici, compresi i microbi coinvolti nel ciclo dell'azoto. Il fatto che la pianta fosse selvatica o domestica spiegava il 62% della variazione nella diversità genetica del ciclo dell'azoto delle comunità microbiche associate e il 66% dell'abbondanza del gene del ciclo dell'azoto. In altre parole, migliaia di anni di selezione artificiale sembrano aver determinato differenze sostanziali nei modi in cui queste colture reclutano assistenza dai microbi per accedere all'azoto. Analizzare il passato evolutivo del mais può fornire indizi su come queste piante potrebbero prosperare senza un forte affidamento sui fertilizzanti sintetici. "Capire come il teosinte selvatico modella il suo microbioma a ciclo N può permetterci di apportare queste caratteristiche alla moderna produzione di mais per migliorare la sostenibilità dei nutrienti", spiega l'autore principale Favela.

"Questa [ricerca] mette in evidenza il potenziale per utilizzare la variazione genetica dal teosinte per "rigenerare" il microbioma delle nostre moderne colture agricole per creare un sistema agricolo più sostenibile ed efficace", afferma Favela. Se potessimo allevare colture che sono più brave a reclutare microbi utili come i loro antenati, potremmo ridurre la nostra dipendenza dai fertilizzanti sintetici e ridurre l'inquinamento da nutrienti che sta distruggendo così tanti ecosistemi.