玉米的故事一点也不俗套。这是一个关于韧性和生存的故事——这一切都归功于玉米是（基因上的）自私的。在数千年的时间里，玉米及其众多品种迅速适应了多种气候，同时养活了美洲无数代人。现在，一个科学家团队认为，一种名为自私遗传的遗传过程可能是这种快速进化的原因。这些发现被描述在8月7日发表在《自然》杂志上的研究中，并且可能具有超越农业的应用。
玉米迷宫
大约在9000年前，玉米首次被墨西哥低地的原住民驯化。大约5000年后，玉米与来自墨西哥高地的一种名为墨西哥大芻草的不同类型发生了杂交。这种混合产生了耐寒性，作物迅速传播到整个大陆。科学家们仍然不确定它是如何如此迅速地实现这一切的。
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“文明依赖于像玉米这样的主要作物植物的驯化，并且像人类一样，作物也经常经历多轮进化。例如，现代人类在欧洲与尼安德特人，在亚洲与丹尼索瓦人发生了杂交，”该研究的合著者、冷泉港实验室（CSHL）遗传学家Rob Martienssen告诉《流行科学》。 “现代玉米仅在4000年前与墨西哥大刍草杂交，并在很短的时间内获得了多种有益基因。”
Martienssen研究RNA干扰，这个过程是小RNA沉默基因并可以操纵基因的表达方式。威斯康星大学遗传学家Jerry Kermicle联系了Martienssen，提出了一个有趣的观察。在将半不育大刍草杂交种与传统玉米杂交时，他注意到它们的后代行为异常。正常遗传的情况下，后代最终应该完全不育或完全可育。然而，无论何时Kermicle将杂交种与玉米杂交，所有产生的后代都是半不育的。答案可能有点自私。
自私遗传
此前，科学家们认为自私遗传系统——或基因驱动——在自然界中相当罕见。
“在玉米中发现一个（基因驱动）表明它可能在玉米神秘起源中发挥了重要作用，” Martienssen说。
在这项新研究中，Martienssen和CSHL研究生Ben Berube对半不育后代数百粒花粉的基因组进行了测序。他们发现，来自大刍草基因组的相同片段存在于每一粒中——一个在染色体5上，一个在染色体6上。这些总会被遗传，所以造成这种结果的基因一定位于这些染色体附近。
他们仔细研究了染色体5，发现了一个名为Dicer-like 2的基因。这个基因产生一组小RNA，这些小RNA总是存在于半不育杂交种中，但传统玉米中没有。有了这些数据，该团队就能确定一个他们称之为玉米大刍草花粉驱动的“自私”遗传系统。这个贪婪的系统会消除缺乏此基因驱动的竞争性花粉。玉米-大刍草杂交种 then 通过雄性传递某些性状的频率高于雌性。
“最令人惊讶的发现是，现代玉米已经对自私遗传‘免疫’了，这是通过花粉中一个单一基因的突变实现的，该基因可以追溯到野生草类，经过热带玉米和爆米花，一直到现代玉米，” Martienssen说。“这表明自私遗传系统在很长一段时间内是活跃的。”
“玉米中的尼安德特人”
这些发现可能对农业产业产生更广泛的影响，但也揭示了所有生物驯化过程的更多信息。如果墨西哥大刍草是Martinssen所说的“玉米中的尼安德特人”，因为它能够杂交，那么我们可能已经找到了这个自私基因驱动的缺失环节，这可以解释玉米为何能在美洲各地茁壮成长。它也可能解释为什么某些小RNA在植物和动物的精子细胞（包括人类）中如此普遍。
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“植物生物学的基本发现可以带来远远超出农业的应用。我们在玉米花粉中描述的小RNA是遗传和进化的强大驱动因素，而在包括人类在内的动物的精子细胞中也发现了相似的小RNA，” Martienssen说。“它们可能在动物驯化，甚至在人类进化中发挥了类似的作用。”
