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Mikami Environmental Blog

Corn Roads

Publicado em 24 janeiro 2019

Por Maria Guimarães

Spending a whole day without eating corn, even indirectly, is almost impossible. It is considered that this cereal is responsible for 6% of the calories consumed by the human population worldwide, not to mention what comes as a feed in livestock and is hidden in processed foods. Long before there were the large yellow spies available today at fairs and supermarkets, the ancestor of the corn was a Mexican plant with few grains that easily loosened from the spike and a practically insurmountable bark. An international group of researchers now details this 9,000-year history a bit more and shows a prominent role for pre-Columbian Amazonian populations in the Amazon, according to a study published in the December issue of Science.

About 20 years ago, the engineer-agronomist Fabio de Oliveira Freitas, currently at the Brazilian Agricultural Research Corporation (Embrapa) Genetic Resources and Biotechnology, in Brasilia, received samples of corn found in archaeological sites in caves in the north of Minas Gerais, in the valley of the Peruaçu. "It was clear that about 1,500 years ago this plant was cultivated there consistently and used in burial and ritual offerings," he says. During his doctorate he spent a period at the University of Manchester, England, where he met the British plant geneticist Robin Allaby, then a postdoctoral fellow. "Fabio had fantastic samples of current indigenous and archaeological lowland tropical corn," Allaby told a news conference. Currently at the University of Warwick, also in England, he coordinated the study along with Freitas. "At that time we detected two migratory strains of corn for South America, but we managed to sequence a very small part of the genome," recalls the Brazilian.

Successive migrations

With the advancement of genomic techniques, they recently decided to return to the subject and were able to completely sequence both archaeological samples from Minas Gerais and Peru and a great diversity stored in the cold rooms of Embrapa. "We have about 5 thousand samples collected all over Brazil," says Freitas.

The analyzes revealed specific genetic signatures indicating that maize that arrived in Brazil in the pre-Columbian period was not yet completely transformed for agriculture and consumption. The process of domestication involves selecting the best products - be they fruits, seeds or leaves - and optimizes the management so that plants can be grown outside their original context (see Pesquisa FAPESP nº 253). "Humans already used and manipulated the wild form of corn, a grass called teosinte, about 9,000 years ago in Mexico," said anthropologist Logan Kistler of the Smithsonian Institution in the United States and the first author of the book. article. Shortly afterwards the grain was brought to South America, where the process of domestication would have continued - but without the possibility of crossing with the ancestral plant, as it happened in the zone of origin. "It was a corn very similar to Mexico, but with particular genetic components," says Freitas. Researchers have already known specific genes linked to domestication, such as one that allows the grains to stick to the spike instead of falling through the field or making the straw more pliable and easy to remove.

"The human population of western Amazonia continued the process, they had a good structure for the domestication of plants," he explains. At that time, Indians in the region already had great experience in the management and selection of a variety of species, such as beans, squash and cassava.

Indians of the Amazon had great experience in the management and selection of a variety of species, such as beans and squash

About a thousand years ago, a second crop of the plant, genetically different and completely adapted to consumption, came from Mexico and began to be planted in the north of the Amazon. "The meeting of the two cams may have happened in the north of Minas," says Freitas, returning to the origin of his interest in the subject.

"The history of corn domestication is one of the founding evolutionary events that have had a huge impact on human life and history," Kistler said. Today, different varieties of the same species generate grains with particular physical properties to the point that some burst like popcorn and others do not, as emphasized by the physicists of the State University of Campinas in the journal Nature in 1993. Freitas emphasizes the importance of two aspects of the conservation of this crop , evident in his study. One is carried out by the Indians, who for millennia selected, cared for and cultivated the cereal, with a careful process of selection and adaptation to the environment. Another is the Embrapa seed bank, with a capacity of 700,000 frozen samples at minus 20 degrees Celsius, a strategically essential food reserve that forms the basis of food.

Scientific article

KISTLER, L. et al. Multiproxy evidence highlights the complex evolutionary legacy of maize in South America. Science. v. 362, n. 6420, p. 1309-13. 14 dez. 2018.

Published and submitted by Pesquisa Fapesp Magazine, edition of January, 2019

(Until the next Monday, January 31, 2019)

BIODIVERSIDADE (435)

Caminhos do milho

DNA indica uma história complexa para a domesticação do cereal, com destaque para o México e a Amazônia

Maria Guimarães

Passar um dia inteiro sem comer milho, mesmo indiretamente, é quase uma missão impossível. Considera-se que esse cereal seja responsável por 6% das calorias consumidas pela população humana mundo afora, sem falar no que entra como ração na pecuária e está oculto em alimentos processados. Muito antes de existirem as grandes espigas amareladas disponíveis hoje em feiras e supermercados, o ancestral do milho era uma planta mexicana com poucos grãos que se soltavam facilmente da espiga e uma casca praticamente intransponível. Um grupo internacional de pesquisadores agora detalha um pouco mais essa história de 9 mil anos e mostra um papel proeminente das populações humanas pré-colombianas da Amazônia, de acordo com estudo publicado em dezembro na revista Science.

Há cerca de 20 anos, o engenheiro-agrônomo Fabio de Oliveira Freitas, atualmente na Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária (Embrapa) Recursos Genéticos e Biotecnologia, em Brasília, recebeu amostras de milho encontradas em sítios arqueológicos em cavernas do norte de Minas Gerais, no vale do Peruaçu. “Era claro que cerca de 1.500 anos atrás essa planta era cultivada por ali de maneira constante e usada em oferendas em enterramentos e rituais”, conta. Durante o doutorado ele passou um período na Universidade de Manchester, Inglaterra, onde encontrou o geneticista de plantas britânico Robin Allaby, à época em estágio de pós-doutorado. “Fabio tinha fantásticas amostras de milho indígena atual e arqueológico de terras baixas tropicais”, disse Allaby em conferência de imprensa. Atualmente na Universidade de Warwick, também na Inglaterra, ele coordenou o estudo junto com Freitas. “Naquela época detectamos duas levas migratórias do milho para a América do Sul, mas conseguíamos sequenciar uma parte muito pequena do genoma”, relembra o brasileiro.

Migrações sucessivas

Com o avanço das técnicas genômicas, eles recentemente decidiram voltar ao assunto e conseguiram sequenciar por completo tanto amostras arqueológicas de Minas Gerais e do Peru como uma grande diversidade armazenada nas salas geladas da Embrapa. “Temos cerca de 5 mil amostras recolhidas por todo o Brasil”, afirma Freitas.

As análises revelaram assinaturas genéticas específicas indicando que o milho que chegou ao Brasil no período pré-colombiano ainda não estava completamente transformado para agricultura e consumo. O processo de domesticação envolve a seleção dos melhores produtos – sejam eles frutos, sementes ou folhas – e otimiza o manejo para que as plantas possam ser cultivadas fora de seu contexto original (ver Pesquisa FAPESP nº 253). “Seres humanos já usavam e manipulavam a forma selvagem do milho, um capim chamado teosinto, por volta de 9 mil anos atrás no México”, contou na conferência de imprensa o antropólogo Logan Kistler, do Instituto Smithsonian, Estados Unidos, e primeiro autor do artigo. Pouco depois o grão foi trazido para a América do Sul, onde o processo de domesticação teria continuado – mas sem a possibilidade de cruzamentos com a planta ancestral, como acontecia na zona de origem. “Era um milho muito parecido com o do México, mas com componentes genéticos particulares”, diz Freitas. Os pesquisadores já conheciam genes específicos ligados à domesticação, como aquele que permite que os grãos fiquem grudados na espiga em vez de cair pelo campo ou o que torna a palha mais maleável e fácil de retirar.

“A população humana do oeste da Amazônia continuou o processo, eles tinham uma boa estrutura para a domesticação de plantas”, explica. Naquele momento, índios da região já tinham grande experiência no manejo e na seleção de uma variedade de espécies, como feijão, abóbora e mandioca.

Índios da Amazônia tinham grande experiência no manejo e na seleção de uma variedade de espécies, como feijão e abóbora

Há cerca de mil anos, uma segunda leva da planta, geneticamente diferente e já completamente adaptada ao consumo, veio do México e passou a ser plantada no norte da Amazônia. “O encontro das duas levas pode ter acontecido no norte de Minas”, diz Freitas, voltando à origem de seu interesse pelo assunto.

“A história da domesticação do milho é um dos eventos evolutivos fundadores que tiveram um impacto enorme na vida e na história humanas”, disse Kistler. Hoje, variedades distintas da mesma espécie geram grãos com propriedades físicas particulares a ponto de alguns estourarem como pipoca e outros não, como ressaltaram físicos da Universidade Estadual de Campinas na revista Nature, em 1993. Freitas ressalta a importância de dois aspectos da conservação desse cultivo, evidentes em seu estudo. Um é realizado pelos índios, que por milênios selecionaram, cuidaram e cultivaram o cereal, com um processo cuidadoso de seleção e adaptação ao ambiente. Outro é o banco de sementes da Embrapa, com capacidade para 700 mil amostras congeladas a 20 graus Celsius negativos, uma reserva estrategicamente essencial dos alimentos que formam a base da alimentação.

Artigo científico

KISTLER, L. et al. Multiproxy evidence highlights a complex evolutionary legacy of maize in South America. Science. v. 362, n. 6420, p. 1309-13. 14 dez. 2018.

Publicado e enviado por Revista Pesquisa Fapesp, edição de Janeiro, 2019