发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上的一项研究表明,早期农民通过将种子密集播种在田间,无意中将小麦变成了一种好斗且生长迅速的作物。谢菲尔德大学的研究人员发现,这些古老的耕作方式在植物之间引发了一场演化上的“军备竞赛”。
在长达1000到2000年的时间里,那些能够通过比邻近植株生长得更快来争夺阳光和空间的小麦品种逐渐占据了主导地位。首席研究员单义祥(音译,Yixiang Shan)博士和科林·奥斯本(Colin Osborne)教授将这一筛选过程产生的小麦称为“战士”小麦。
侵略性的演化
为了绘制这些变化的演化图谱,研究团队利用了功能结构植物模型。分析显示,叶片角度是决定竞争胜负的关键因素。叶片更陡峭、更直立的植株能更好地捕捉阳光,同时有效地遮蔽周边的竞争对手。
与野生祖先相比,这些早期驯化的品种发展出了更大的叶片和更快的生长速度等生理优势。通过在局部环境中占据统治地位,这些植物确保了自己在早期农田那种“受控的混乱”中能够生存并繁衍。
然而,现代农业实践改变了作物发展的目标。如今的农民依靠化肥和除草剂来管理资源分配,这意味着作物不再需要为了生存而与邻近植株进行竞争。
奥斯本教授表示:“虽然演化过程偏向于那些强悍的竞争者,但现代农业为了高产,会将作物密集地种植在田间。这种耕作方式需要的是能够协作而非竞争的作物,这也意味着现代育种者必须扭转演化过程中那些不再适用的负面影响。”
为此,现代育种者已经开始摒弃这些具有侵略性的性状。目前优良的硬粒小麦品种被改良为茎秆更短、叶片更小,从而使植物能够将能量从竞争转向籽粒生产。
这些发现凸显了人类的耕作实践如何从根本上改变了全球最重要粮食来源之一的生物学策略。从古代的竞争型农田到现代工业化农业的转变,代表了这种植物演化轨迹的彻底逆转。