DNA permite reconstituir história do milho e da sociedade nas Américas

Espigas de 2 mil anos achadas em Honduras mostram que essoas trouxeram variedades de milho de volta à Mesoamérica, possivelmente gerando produtividade e moldando civilizações

Espigas de diferentes épocas encontradas em abrigo em Honduras: a mais antiga da imagem (à esquerda) era altamente produtiva. Crédito: Thomas Harper

Há cerca de 9 mil anos, o milho como é conhecido hoje não existia. Povos antigos do sudoeste do México encontraram uma gramínea selvagem chamada teosinto, que oferecia espigas menores do que um dedo mindinho com apenas um punhado de grãos pedregosos. Mas por um golpe de gênio ou necessidade, esses agricultores indígenas viram potencial no grão, adicionando-o a suas dietas e colocando-o no caminho para se tornar uma cultura domesticada que agora alimenta bilhões de pessoas.

O milho é vital para a vida moderna, mas ainda existem lacunas na compreensão de sua jornada através do espaço e do tempo. Agora, uma equipe coliderada por pesquisadores do Smithsonian Institute (EUA) usou DNA antigo para preencher algumas dessas lacunas.

Um novo estudo, que revela detalhes da história de 9 mil anos do milho, é um excelente exemplo das maneiras pelas quais a pesquisa básica sobre o DNA antigo pode fornecer conhecimentos sobre a história humana que de outra forma seriam inacessíveis, disse o coautor Logan Kistler, curador de arqueogenômica e arqueobotânica no Museu Nacional de História Natural do Smithsonian Institute.

Ascendência sul-americana

“A domesticação – a evolução das plantas selvagens ao longo de milhares de anos nas culturas que nos alimentam hoje – é indiscutivelmente o processo mais significativo da história humana, e o milho é uma das culturas mais importantes atualmente cultivadas no planeta”, disse Kistler. “Compreender mais sobre o contexto evolutivo e cultural da domesticação pode nos dar informações valiosas sobre esse alimento do qual dependemos tão completamente e seu papel na formação da civilização como a conhecemos.”

Em artigo publicado na revista “Proceedings of the National Academy of Sciences”, Kistler e uma equipe internacional de colaboradores relatam os genomas totalmente sequenciados de três espigas de aproximadamente 2 mil anos do abrigo rochoso El Gigante, em Honduras. A análise dos três genomas revela que essas variedades milenares de milho da América Central tinham ascendência sul-americana e adiciona um novo capítulo em uma história complexa emergente da história da domesticação do milho.

“Mostramos que os humanos transportavam milho da América do Sul de volta para o centro de domesticação no México”, disse Kistler. “Isso teria proporcionado uma infusão de diversidade genética que pode ter adicionado resiliência ou aumentado a produtividade. Também ressalta que o processo de domesticação e melhoramento da cultura não segue apenas em linha reta.”

Espigas de cerca de 2 mil anos atrás analisadas pelos cientistas: variedades circularam pela Mesoamérica. Crédito: Thomas Harper
Processo não concluído

Os humanos começaram a criar seletivamente o ancestral selvagem do milho, o teosinto, cerca de 9 mil anos atrás, no México. Mas variedades parcialmente domesticadas da cultura não alcançaram o resto da América Central e do Sul por mais 1.500 e 2.000 anos, respectivamente.

Por muitos anos, o pensamento convencional entre os estudiosos era que o milho foi de início totalmente domesticado no México e depois espalhado em outros lugares. No entanto, depois que as espigas de 5 mil anos encontradas no México acabaram sendo apenas parcialmente domesticadas, os estudiosos começaram a reconsiderar se esse pensamento captava toda a história da domesticação do milho.

Então, em um estudo histórico de 2018 liderado por Kistler, os cientistas usaram DNA antigo para mostrar que, embora os primeiros passos do teosinto em direção à domesticação ocorressem no México, o processo ainda não havia sido concluído quando as pessoas começaram a levá-lo para o sul, para as Américas Central e do Sul. Em cada uma dessas três regiões, o processo de domesticação e melhoramento da cultura ocorreu em paralelo, mas em velocidades diferentes.

Em um esforço anterior para aprimorar os detalhes dessa história de domesticação mais rica e complexa, uma equipe de cientistas, incluindo Kistler, descobriu que restos de milho de 4.300 anos do local de abrigo rochoso El Gigante, na América Central, tinham origem em uma variedade totalmente domesticada e altamente produtiva.

Vestígios mais antigos

Surpresos ao encontrar milho totalmente domesticado em El Gigante coexistindo em uma região não muito longe de onde o milho parcialmente domesticado fora descoberto no México, Kistler e o colíder do projeto Douglas Kennett, antropólogo da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara (EUA), reuniram-se para determinar geneticamente a origem do milho de El Gigante.

“O abrigo rochoso de El Gigante é notável porque contém restos de plantas bem preservados que abrangem os últimos 11 mil anos”, disse Kennett. “Mais de 10 mil restos de milho, de espigas inteiras a caules e folhas fragmentadas, foram identificados. Muitos desses restos datam de muito tempo atrás, mas, por meio de um extenso estudo de radiocarbono, conseguimos identificar alguns restos que datam de 4.300 anos atrás.”

Eles procuraram nos estratos arqueológicos ao redor do abrigo de El Gigante por espigas, grãos ou qualquer outra coisa que pudesse render material genético, e a equipe começou a trabalhar para sequenciar algumas das amostras de milho de 4.300 anos do local – os vestígios mais antigos da cultura no El Gigante.

Ao longo de dois anos, a equipe tentou sequenciar 30 amostras, mas apenas três eram de qualidade adequada para o sequenciamento de um genoma completo. Todas as três amostras viáveis ​​vieram da camada mais recente de ocupação do abrigo – carbono datado entre 2.300 e 1.900 anos atrás.

Sobreposição genética

Com os três genomas sequenciados de milho do El Gigante, os pesquisadores os analisaram em um painel de 121 genomas publicados de várias variedades de milho, incluindo 12 derivados de antigas espigas e sementes de milho. A comparação revelou fragmentos de sobreposição genética entre as três amostras do abrigo hondurenho e variedades de milho da América do Sul.

“A ligação genética com a América do Sul era sutil, mas consistente”, disse Kistler. “Repetimos a análise muitas vezes usando diferentes métodos e composições de amostra, mas continuamos a obter o mesmo resultado.”

Kistler, Kennett e seus coautores em instituições colaboradoras, incluindo a Texas A&M University, a Universidade do Estado da Pensilvânia, bem como o Francis Crick Institute e a Universidade de Warwick (Reino Unido), levantam a hipótese de que a reintrodução dessas variedades sul-americanas na América Central pode ter impulsionado o desenvolvimento de variedades híbridas mais produtivas na região.

Coleção de espigas de diferentes épocas encontradas em El Gigante. Crédito: Thomas Harper

Melhoramento anterior

Embora os resultados cubram apenas as amostras de milho de El Gigante datadas de cerca de 2 mil anos atrás, Kistler disse que a forma e a estrutura das espigas da camada de aproximadamente 4 mil anos sugere que elas eram quase tão produtivas quanto aquelas que ele e seus coautores conseguiram sequenciar. Para Kistler, isso significa que o grande melhoramento da safra provavelmente ocorreu antes, e não durante os 2 mil anos intermediários ou mais, separando essas camadas arqueológicas em El Gigante. A equipe ainda considera que foi a introdução das variedades sul-americanas de milho e seus genes, provavelmente há pelo menos 4.300 anos, que pode ter aumentado a produtividade do milho da região e a prevalência desse alimento na dieta das pessoas que viviam na região mais ampla, conforme descoberto em um estudo recente liderado por Kennett.

“Estamos começando a ver uma confluência de dados de vários estudos na América Central, indicando que o milho estava se tornando uma cultura básica mais produtiva de crescente importância dietética entre 4.700 e 4.000 anos atrás”, disse Kennett.

Grandes civilizações

Juntamente com o estudo recém-divulgado de Kennett, essas últimas descobertas sugerem que algo importante pode ter ocorrido na domesticação do milho há cerca de 4 mil anos na América Central, e que uma injeção de diversidade genética da América do Sul pode ter tido algo a ver com isso. Esse momento histórico proposto também se alinha com o surgimento das primeiras comunidades agrícolas estabelecidas na Mesoamérica, que finalmente deram origem a grandes civilizações nas Américas, como os olmecas, os maias, Teotihuacan e os astecas, embora Kistler se apressasse em apontar que essa ideia ainda está relegada à especulação.

“Mal podemos esperar para nos aprofundar nos detalhes do que aconteceu exatamente em torno da marca de 4 mil anos”, disse Kistler. “Existem muitas amostras arqueológicas de milho que não foram analisadas geneticamente. Se começarmos a testar mais dessas amostras, poderemos começar a responder a essas questões persistentes sobre a importância dessa reintrodução de variedades sul-americanas.”

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