Gerst (Hordeum vulgare) - De geschiedenis van zijn domesticatie

Gerst (Hordeum vulgare ssp. vulgare) was een van de eerste en vroegste gewassen gedomesticeerd door mensen. Momenteel wijzen archeologische en genetische gegevens erop dat gerst een mozaïekgewas is, ontwikkeld uit verschillende populaties in ten minste vijf regio's: Mesopotamia, de noordelijke en zuidelijke Levant, de Syrische woestijn en, 900-1.800 mijl (1500-3.000 kilometer) naar het oosten, op het uitgestrekte Tibetaanse plateau.

Lang geleden werd gedacht dat de vroegste domesticatie die van Zuidwest-Azië was tijdens de Pre-Pottery Neolithic A ongeveer 10.500 kalenderjaren geleden: maar de mozaïekstatus van gerst heeft ons begrip van dit proces beïnvloed. In de Fertile Crescent wordt gerst beschouwd als een van de klassieke acht grondleggers.

Een enkele wilde voorgeslachtsoort

Men denkt dat de wilde stamvader van alle barleys is Hordeum spontaneum (L.), een winterkiemende soort die inheems is in een zeer breed gebied van Eurazië, van het rivierenstelsel Tigris en Euphrates in Irak tot de westelijke uitlopers van de Yangtze-rivier in China. Gebaseerd op bewijs van Boven-paleolithische plaatsen zoals Ohalo II in Israël, werd wilde gerst minstens 10.000 jaar geoogst voordat het werd gedomesticeerd.

Tegenwoordig is gerst het vierde belangrijkste gewas ter wereld na tarwe, rijst en maïs. Gerst als geheel is goed aangepast aan marginale en stressgevoelige omgevingen en een betrouwbaardere plant dan tarwe of rijst in gebieden die kouder of hoger zijn.

The Hulled and the Naked

Wilde gerst heeft verschillende eigenschappen die nuttig zijn voor een wilde plant die niet zo nuttig zijn voor mensen. Er is een broze rachis (het deel dat het zaad aan de plant vasthoudt) dat breekt wanneer de zaden rijp zijn en ze naar de winden verspreiden; en de zaden zijn gerangschikt op de spike in een dun geplaatste twee rijen. De wilde gerst heeft altijd een harde schil die zijn zaad beschermt; de romploze vorm (naakte gerst genoemd) is alleen te vinden op binnenlandse variëteiten. De binnenlandse vorm heeft een niet-brosse rachis en meer zaden, gerangschikt in een zesrijige spike.

Zowel gepelde als naakte zaadvormen worden gevonden in gedomesticeerde gerst: tijdens de Neolithische periode werden beide vormen gekweekt, maar in het Nabije Oosten nam de teelt van naakte gerst af, beginnend in de Chalcolithische / Bronzen tijd ongeveer 5000 jaar geleden. Naakte barleys, hoewel gemakkelijker te oogsten en te verwerken, zijn gevoeliger voor insectenaanvallen en parasitaire ziekten. Gepelde barleys hebben hogere opbrengsten; dus in het Nabije Oosten was het behouden van de romp hoe dan ook een geselecteerde eigenschap.

Tegenwoordig domineren gepelde gerst in het westen en naakte gerst in het oosten. Vanwege het verwerkingsgemak wordt de naakte vorm voornamelijk gebruikt als een volkoren menselijke voedselbron. De gepelde variëteit wordt voornamelijk gebruikt voor veevoer en de productie van mout voor het brouwen. In Europa dateert de productie van gerstebier minstens zo lang geleden als 600 v.Chr.

Gerst en DNA

De Britse archeoloog Glynis Jones en collega's voltooiden een fylogeografische analyse van gerst in de noordelijke randen van Europa en in het Alpengebied en ontdekten dat koude adaptieve genmutaties identificeerbaar waren in moderne gerstlandrassen. De aanpassingen omvatten een type dat niet reageerde op de daglengte (dat wil zeggen, de bloei werd niet vertraagd totdat de plant een bepaald aantal uren zonlicht gedurende de dag kreeg): en die vorm wordt gevonden in Noordoost-Europa en op grote hoogte locaties . Als alternatief waren landrassen in het Middellandse-Zeegebied overwegend reagerend op de daglengte. In Midden-Europa is daglengte echter geen eigenschap waarvoor (blijkbaar) was geselecteerd.

Jones en collega's wilden de acties van mogelijke knelpunten niet uitsluiten, maar stelden voor dat tijdelijke klimaatveranderingen de selectie van eigenschappen voor verschillende regio's zouden kunnen hebben beïnvloed, waardoor de verspreiding van gerst is vertraagd of versneld, afhankelijk van het aanpassingsvermogen van het gewas aan de regio.

Hoeveel domesticatie-evenementen!?

Er zijn aanwijzingen voor ten minste vijf verschillende locaties voor domesticatie: ten minste drie locaties in de Vruchtbare Halve maan, een in de Syrische woestijn en een op het Tibetaanse Plateau. Jones en collega's hebben aanvullend bewijs gerapporteerd dat er in de regio van de Vruchtbare Halve maan tot vier verschillende domesticatie-evenementen van Aziatische wilde gerst kunnen zijn geweest. De verschillen binnen groepen A-D zijn gebaseerd op de aanwezigheid van allelen die verschillend zijn aangepast aan de daglengte; en het adaptieve vermogen van gerst om op een grote verscheidenheid aan locaties te groeien. Het kan zijn dat de combinatie van gerstsoorten uit verschillende regio's verhoogde droogteweerstand en andere nuttige eigenschappen heeft opgeleverd.

De Amerikaanse botanicus Ana Poets en collega's identificeerden een genoomsegment van de Syrische woestijnvariëteit in Aziatische en Vruchtbare Halve Maan. en een segment in Noord-Mesopotamië in Westerse en Aziatische barleys. We weten niet, zei de Britse archeologie Robin Allaby in een begeleidend essay, hoe onze voorouders zulke genetisch diverse gewassen produceerden: maar de studie zou een interessante periode moeten zijn voor een beter begrip van de domesticatieprocessen in het algemeen.

Bewijs voor het maken van gerstbier al in Yangshao Neolithic (ca 5000 jaar geleden) in China werd in 2016 gerapporteerd; het lijkt hoogstwaarschijnlijk van het Tibetaanse plateau te zijn geweest, maar dat moet nog worden vastgesteld.

Geselecteerde bronnen

Allaby, Robin G. "Gerst domesticatie: het einde van een centraal dogma?" Genoombiologie 16.1 (2015): 176.
Dai, Fei, et al. "Transcriptome Profiling onthult Mozaïek Genomische oorsprong van moderne gecultiveerde gerst." Proceedings van de National Academy of Sciences 111.37 (2014): 13403-08.
Jones, G., et al. "DNA-bewijs voor meerdere introducties van gerst in Europa na verspreide domesticaties in West-Azië." Oudheid 87.337 (2013): 701-13.
Jones, Glynis, et al. "Fylogeografische analyse van gerst-DNA als bewijs voor de verspreiding van neolithische landbouw door Europa." Journal of Archaeological Science 39.10 (2012): 3230-38.
Mascher, Martin, et al. "Genomische analyse van 6.000 jaar oude gecultiveerde korrel verlicht de domesticatiegeschiedenis van gerst." Nature Genetics 48 (2016): 1089.
Pankin, Artem, et al. "Gerichte heronderzoek onthult genomische handtekeningen van gerst domesticatie." Nieuwe fytoloog 218.3 (2018): 1247-59.
Pankin, Artem en Maria von Korff. "Co-evolutie van methoden en gedachten in Cernal Domestication Studies: A Tale of Barley (Hordeum Vulgare)." Huidige mening in plantenbiologie 36 (2017): 15-21.
Poets, Ana M., et al. "De effecten van zowel recente als langdurige selectie en genetische drift zijn duidelijk zichtbaar in Noord-Amerikaanse gerstfokpopulaties." G3: Genen | Genomen | Genetica 6.3 (2016): 609-22.

Wetenschap