美國猶他州發現北美洲最早食用野生馬鈴薯的證據

作者 | 發布日期 2017 年 07 月 30 日 12:00 | 分類 生物科技 , 科技趣聞 follow us in feedly

說到馬鈴薯,你會想到什麼?是可口的薯餅、酥脆的薯條,還是吃了讓人停不下來的洋芋片呢?你可曾想過,這種與人類生活密不可分的食材,是何時開始進入人類的生活呢?一般認為:馬鈴薯是發源於 7 千多年前的南美安地斯山脈。然而,位在美國猶他州南部,一座名為艾斯卡蘭特(Escalante)的小鎮,它在科學發展史上原本名不見經傳,但近期一項新的考古研究發現,在這座小鎮中找到的證據,可能改寫馬鈴薯的馴化史。



來自猶他自然史博物館(the Natural History Museum of Utah,NHMU)與猶他大學的紅丘花園(Red Butte Garden)的研究人員,他們在發現於艾斯卡蘭特、距今 10,900 年前的古石器中,找到了殘留在裂縫裡的澱粉粒,這也是北美洲最早食用野生馬鈴薯的證據。這項考古證據首度證實了馬鈴薯在美國西南部就有本土種,學名為 Solanum jamesii,它在遠古時代就被人類視為重要的糧食資源。該研究團隊綜合來自古石器、民族誌的文字紀錄與現代園藝學的證據,做出以下結論:此地的猶他居民早在一萬年前就開始斷斷續續食用這種植物。有趣的是,艾斯卡蘭特地區被早期移民稱為「馬鈴薯谷」,這也恰巧呼應這個論點。

許多美洲本土的印第安部落,包括:阿帕契(Apache)、霍皮(Hopi)、卡娃伊克(Kawaik)、納瓦霍(Navajo)、南派尤特(Southern Paiute)、特瓦(Tewa)、齊亞(Zia),以及祖尼(Zuni)等部族,都會食用 Solanum jamesii 野生馬鈴薯。他們使用各式各樣的方式來烹調,像是水煮、磨成粉末,還會以泥土與之混合來減少苦味,有些族人還會在菜園中栽種這種馬鈴薯。

這段漫長的歷史顯示這種野生的馬鈴薯可能經過運輸、栽植,甚至是馴化,若真是這樣,S. jamesii 這種植物將會成為第一種在美國西部馴化的作物。為了釐清真相,該研究小組正與美國農業部(the United States Department of Agriculture,USDA)的遺傳學家展開合作,這群遺傳學者目前正致力於從 S. jamesii 的 DNA 中,找出提供耐旱性與耐病性的基因,並希望用來改良現有的馬鈴薯品種,使其擁有更強的環境適應力。因為早在 19 世紀時,就曾爆發馬鈴薯晚疫病(late blight),席捲了全歐洲,造成馬鈴薯大量死亡而欠收,最終在愛爾蘭導致大饑荒。為了防範歷史重演,我們必須先做好準備,防患於未然。

此篇研究報告已於 7 月 3 日發表於 《the Proceedings of the National Academy of Sciences》 期刊,第一作者麗斯貝絲·勞德巴克博士(Lisbeth Louderback)說,這種野生馬鈴薯可能與我們現在食用的馬鈴薯同樣重要,不僅因是古代的糧食作物,且也有潛力在未來成為重要的食物來源。這種馬鈴薯本來在艾斯卡蘭特是一段被遺忘的塵封歷史,研究目的就是要將這段過去公諸於世。勞德巴克女士現任猶他大學的考古學助理教授,同時也是猶他自然史博物館的考古學館館長。

當 S. tuberosum 遇上 S. jamesii

我們現在每天在商店採買的各式各樣馬鈴薯,其實都是來自 S. tuberosum 這種馬鈴薯的不同品系,而這種馬鈴薯乃距今 7 千多年前在南美的安地斯山脈地區馴化而成。在那之後,S. tuberosum 馬鈴薯便慢慢在全世界發展出紅色、黃褐色,以及其他在市場上數以千計的不同品系。

這項最新的報告,研究對象則是 S. jamesii,它是一種生長於美國西南部的四州交界點(此處乃是猶他、科羅拉多、新墨西哥和亞歷桑那,此四個州的交會點)的馬鈴薯,好生於橡樹、山艾樹或是矮松的林蔭地。這種俗稱為四州交界點馬鈴薯之植物,最大的族群散布在新墨西哥州高地,有翠綠葉子與小巧玲瓏的白花。然而,這種植物在猶他州只零星獨立生長在考古地點附近的區域,顯示它們並非原生於此,而是被古代人帶來這個區域種植。艾斯卡蘭特地區僅有此種植物的 5 個小族群,其中一個就位於距考古地點僅 150 公尺處,一個稱為北河園(North Creek Shelter)的地方。該研究團隊已獲得當地社區民眾的支持,一起共同保護這稀有的植物,藉此保存他們的文化遺產。

這篇報告的共同作者,同時也是紅丘花園的保育主任的布魯斯·帕福利克(Bruce Pavlik)表示,要說服一般民眾重視某種稀有植物很困難,但這種植物與原住民、早期拓荒者以及當地民眾有密不可分的歷史淵源。在某種程度上來說,我們應該把它視為古蹟般珍惜並好好維護。

古代的食物加工處理機:上磨石與凹面磨盤

勞德巴克博士分析來自艾斯卡蘭特谷地內的北河園古石器,該地區也是猶他州最古老的考古地點之一,擁有 1 萬 1 千年歷史。當時此地的居民大多數是獵人與採集者,直到弗里蒙特(Fremont)與古普韋布洛(Ancestral Puebloan)文化傳到此處,人們才開始耕種作物。時至今日,南派尤特族與早年移居於此的摩門教徒後裔成為此地主要的居民。

考古學家利用由覓食理論衍生而來的數學模型,來描述古代人們是如何搜尋食物資源。他們使用這套名為飲食廣泛度的模型,將食用動物與植物依照所含能量以及要獲取該項食物需付出的勞力排名。食用 S. jamesii 這種植物的發現,為古代人的飲食清單添上重要一筆,這點長久以來都被我們忽略了!究其原因,很有可能是因為塊莖類的食物在古代保存並不容易,它不像獸骨或玉米穗有較堅硬的組織,塊莖全是由容易隨時間分解的軟組織構成,所以不容易發現它的痕跡。儘管如此,它是高熱量食物,能提供人類許多能量,因此,對了解古代人的生活方式而言,它有舉足輕重的地位。

勞德巴克博士檢視了稱為凹面磨盤(metates)的大型砂岩厚石板,以及名為上磨石(manos)的手持式研磨器,古時候的人們即是運用這些工具來處理食物。她透過顯微鏡觀察,在上面發現了澱粉顆粒,是之前的考古學家從未發現的!她表示:當時人們利用這兩樣器具來研磨植物組織,過程中有一些顆粒卡在細小的裂縫中,因而得以保存數千年至今。現在考古學家得以運用化學藥品與現代的顯微鏡及高階的成像技術,來為這些顆粒驗明正身。

所有植物的澱粉顆粒都具有同心圓狀紋路,由內向外像年輪般生長,生長的起始點在一處稱為臍(hilum)的位置。大多數植物的澱粉粒,臍都位在顆粒中心處,然而,勞德巴克博士在顯微鏡下所觀察到的澱粉粒,臍卻不在中心上!在四州交界點這個區域,僅有少數幾種植物具有此特徵的澱粉粒,而 S. jamesii 就是其中之一。

她與當時 NHMU 的博士後研究同仁,現任愛荷華州柏伊西州立大學(Boise State University)講師的妮可·賀佐格(Nicole Herzog),共同分析現存 S. jamesii 的澱粉粒,並由偏離中心的臍為起點,一步步建立出足以區別出這種野生馬鈴薯的五大特徵。過程中她們一共分析了現生 3 個族群的塊莖,每個塊莖取樣 100 個澱粉粒。最後得到以下結論:只要澱粉粒具有這 5 項特徵,它就一定是來自 S. jamesii 。之後,勞德巴克與帕福利克兩人檢視了所有在北河園古石器上發現的澱粉粒特徵,在全部 323 個澱粉粒中,有 122 個具有偏離中心的臍,而在那當中,共有 9 顆確定來自 S. jamesii,另外還有 61 顆,也極有可能是來自這種植物。

四州交界點馬鈴薯的未來

美國農業部馬鈴薯基因庫(Potato Genebank)的研究團隊,早從二十多年前便開始研究 S. jamesii 的遺傳學,而該研究小組目前正與之展開合作。未來的研究重心將放在了解四州交界點此地區的基因歧異度分布模式,希望藉此找出 S. jamesii 究竟是被帶到此地,還是在此地被人類栽培,甚至是馴化的相關線索。

研究人員希望能讓艾斯卡蘭特當地的居民,都能在自家院子種植這種稀有的野生馬鈴薯,藉此達到保育這種植物的目的,但他們首先必須解開生態上的謎團:它的授粉者是誰?又在什麼樣的條件下,有利它進行有性生殖?帕福利克主任表示:我們目前積極與當地居民溝通與宣導,灌輸他們好好珍惜這項寶貴資源的觀念,並教導他們認識這種植物的外部特徵與生長環境,以及它所特有的歷史價值,期許每個人都能成為四州交界點馬鈴薯的守護者,讓它世世代代傳承下去。

(首圖來源:pixabay)