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在粮食世界中,有一些可以称之为奇迹的存在。比如袁隆平院士研究出的杂交水稻和影响世界历史的马铃薯。
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但是,很少有人知道,我们平常吃的小麦其实也是这样一种存在,是大自然和人类共同努力的结果。
普通小麦:多个物种的结晶
在7000年前,中东地区的农夫就开始收集和种植小麦了。不过,那时的小麦并不是我们今天吃的小麦,而是野生的一粒小麦。
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在种植过程中,一粒小麦同农田边的拟斯卑尔脱山羊草杂交,产生出二粒小麦。细心的农夫把这些籽粒更饱满的种子收集起来,开始播种。再后来,不安分的二粒小麦又同田边的粗山羊草交流了一下“感情”,于是它们的爱情结晶,真正改变世界食物格局的普通小麦诞生了。
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冲破生殖隔离的幸运植物
在讲述普通小麦演化过程之前,我们先要了解一个概念——生殖隔离。生殖隔离指不同种群之间在自然条件下不能交配,或者即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代。
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植物的生殖隔离通常有两种途径:一是避免自己的花粉落在其他植物的雌蕊之上。很多兰花精于此道,它们会“雇佣”特定的传粉动物,让动物把花粉放在特定的位置,来实现精准投递。二是即使奇奇怪怪的花粉落在雌蕊上,产生意外的结合,下一代也很快就会死去。比如各种靠风传播的植物,包括小麦、水稻以及各种禾本科植物。
神奇的染色体加倍事件
那么,普通小麦是如何从3个物种的结合中产生的呢?
这就要提到染色体加倍事件。分别来自物种A和物种B的染色体的杂交物种AB,无法顺利产生精子或卵子。
但是,在特殊情况下,细胞分裂时,染色体也随之分裂,由于没有纺锤丝(牵拉染色体分离的蛋白质细丝)把细胞拉向两极,故染色体仍留在细胞中央,成为一个重组核。同时,由于无法形成细胞的初生壁,导致整个细胞没有分裂,而仅仅是染色体一分为二,便形成了染色体加倍。
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通过染色体加倍事件,就出现了双倍染色体AABB。而拥有这种染色体的生物就可以繁育可育性后代了。普通小麦在演化过程中就经历了这样的事件,拥有了6组染色体,被称为异源多倍体。
特殊果实催生特殊厨艺
小麦籽粒的营养非常丰富,但是要想获取其中的能量却不是一件容易的事情。因为与绝大多数麦类作物一样,小麦的籽粒有着特殊的结构——丰富的淀粉和蛋白质的胚乳被一层结实的外壳(种皮和果皮愈合在一起)包裹了起来。直接生嚼小麦籽粒并不是一个明智的做法,要想获取营养,就必须剥开这层外皮。
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2015年,意大利佛罗伦萨大学的科学家在意大利南部发掘出了一块石板。这块石板还残留着一些燕麦淀粉结晶。科学家经研究发现,大约3.2万年前,这块石板的主人使用它来磨碎燕麦,显然是为了更好地食用这些籽粒。
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通过在显微镜下进行的进一步观察,研究者们还发现出现膨胀、糊化迹象的淀粉颗粒。这表明,古人在研磨这些谷物之前曾对它们进行过加热处理。研究者指出,加热可能是为了让新鲜谷物更快干燥,同时方便研磨加工。
小麦的演化与传播不仅丰富了我们的餐桌,更催化了食品加工技术的发展。了解到它神奇的历史之后,我们是不是就更应该珍惜每一粒粮食了呢?
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责任编辑|赵青云
运营编辑|李雅欣 麦芷琪(实习)
质量审核 | 原飞燕
图文来源 | 《知识就是力量》杂志《普通小麦:农田植物的演化奇迹》,撰文/史军,原文有删改,原创作品转载请注明来源。
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