普通小麥：農(nóng)田植物的演化奇跡

史軍

在糧食世界中，有一些可以稱之為奇跡的存在。比如袁隆平院士研究出的雜交水稻和影響世界歷史的馬鈴薯。但是，很少有人知道，我們平常吃的小麥其實(shí)也是這樣一種存在，是大自然和人類共同努力的結(jié)果。農(nóng)田里，一場(chǎng)生物演化和文化交流的“大戲”正拉開帷幕……

普通小麥：多個(gè)物種的結(jié)晶

在7000年前，中東地區(qū)的農(nóng)夫就開始收集和種植小麥了。不過(guò)，那時(shí)的小麥并不是我們今天吃的小麥，而是野生的一粒小麥。跟現(xiàn)在的小麥相比，一粒小麥的產(chǎn)量要低得多，但是，比其他野生禾草要多很多。

在種植過(guò)程中，一粒小麥同農(nóng)田邊的擬斯卑爾脫山羊草雜交，產(chǎn)生出二粒小麥。細(xì)心的農(nóng)夫把這些籽粒更飽滿的種子收集起來(lái)，開始播種。再后來(lái)，不安分的二粒小麥又同田邊的粗山羊草交流了一下“感情”，于是它們的愛情結(jié)晶，真正改變世界食物格局的普通小麥誕生了。

沖破生殖隔離的幸運(yùn)植物

在講述普通小麥演化過(guò)程之前，我們先要了解一個(gè)概念——生殖隔離。生殖隔離指不同種群之間在自然條件下不能交配，或者即使能交配也不能產(chǎn)生后代或不能產(chǎn)生可育性后代。

植物的生殖隔離通常有兩種途徑：一是避免自己的花粉落在其他植物的雌蕊之上。很多蘭花精于此道，它們會(huì)“雇傭”特定的傳粉動(dòng)物，讓動(dòng)物把花粉放在特定的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)投遞。二是即使奇奇怪怪的花粉落在雌蕊上，產(chǎn)生意外的結(jié)合，下一代也很快就會(huì)死去。比如各種靠風(fēng)傳播的植物，包括小麥、水稻以及各種禾本科植物。

小麥屬和山羊草屬植物雜交形成普通小麥?zhǔn)疽鈭D

生物的染色體就像汽車的4個(gè)車輪，左邊一組來(lái)自父親，右邊一組來(lái)自母親。每種動(dòng)物染色體的數(shù)量和形態(tài)都不一樣，這就好比，不同汽車的車輪大小是不一樣的。但是同一輛車，只有裝配大小相同的車輪，才能正常行進(jìn)。不同的物種擁有不同的染色體組。比如騾子繼承的兩組染色體，一組來(lái)自馬，一組來(lái)自驢。這就如同一輛車，配備了大小不同的輪子一樣。但是在騾子產(chǎn)生精子或卵子的時(shí)候，兩組染色體要重新進(jìn)行分組和配對(duì)，這就是染色體的自由組合規(guī)律。就如同大小車輪“雜糅”到一起，汽車必然無(wú)法行駛。這就是騾子不能繁育后代的原因。

神奇的染色體加倍事件

由此看來(lái)，禾本科植物之間也應(yīng)該有嚴(yán)格的生殖隔離。那么，普通小麥?zhǔn)侨绾螐?個(gè)物種的結(jié)合中產(chǎn)生的呢？

這就要提到染色體加倍事件。分別來(lái)自物種A和物種B的染色體的雜交物種AB，無(wú)法順利產(chǎn)生精子或卵子。換句話說(shuō)，擁有奇數(shù)染色體組的情況下，無(wú)法正常產(chǎn)生精子和卵子。人類培育出的三倍體無(wú)籽西瓜就是利用了這個(gè)原理，獲得了沒(méi)有種子的果實(shí)。

但是，在特殊情況下，細(xì)胞分裂時(shí)，染色體也隨之分裂，由于沒(méi)有紡錘絲（牽拉染色體分離的蛋白質(zhì)細(xì)絲）把細(xì)胞拉向兩極，故染色體仍留在細(xì)胞中央，成為一個(gè)重組核。同時(shí)，由于無(wú)法形成細(xì)胞的初生壁，導(dǎo)致整個(gè)細(xì)胞沒(méi)有分裂，而僅僅是染色體一分為二，便形成了染色體加倍。

普通小麥并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的、一成不變的物種（繪圖/ 駱玫）

小麥體內(nèi)的3套染色體

通過(guò)染色體加倍事件，就出現(xiàn)了雙倍染色體AABB。而擁有這種染色體的生物就可以繁育可育性后代了。普通小麥在演化過(guò)程中就經(jīng)歷了這樣的事件，擁有了6組染色體，被稱為異源多倍體。

特殊果實(shí)催生特殊廚藝

小麥籽粒的營(yíng)養(yǎng)非常豐富，但是要想獲取其中的能量卻不是一件容易的事情。因?yàn)榕c絕大多數(shù)麥類作物一樣，小麥的籽粒有著特殊的結(jié)構(gòu)——豐富的淀粉和蛋白質(zhì)的胚乳被一層結(jié)實(shí)的外殼（種皮和果皮愈合在一起）包裹了起來(lái)。直接生嚼小麥籽粒并不是一個(gè)明智的做法，要想獲取營(yíng)養(yǎng)，就必須剝開這層外皮。

2015年，意大利佛羅倫薩大學(xué)的科學(xué)家在意大利南部發(fā)掘出了一塊石板。這塊石板還殘留著一些燕麥淀粉結(jié)晶?？茖W(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大約3.2萬(wàn)年前，這塊石板的主人使用它來(lái)磨碎燕麥，顯然是為了更好地食用這些籽粒。

通過(guò)在顯微鏡下進(jìn)行的進(jìn)一步觀察，研究者們還發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)膨脹、糊化跡象的淀粉顆粒。這表明，古人在研磨這些谷物之前曾對(duì)它們進(jìn)行過(guò)加熱處理。研究者指出，加熱可能是為了讓新鮮谷物更快干燥，同時(shí)方便研磨加工。

小麥的籽粒被一層結(jié)實(shí)的外殼包裹著

這塊石板的發(fā)現(xiàn)，將人類制造面粉的時(shí)間向前推了一大步?？梢哉f(shuō)，人類祖先在還沒(méi)有鍋碗瓢盆這些廚具的時(shí)候，就已經(jīng)在制造面粉了。而制造面粉的目標(biāo)，就是為了更好地獲取禾本科作物籽粒中的能量。

大約在4000年前，小麥進(jìn)入中國(guó)新疆地區(qū)。但是進(jìn)入中原又是1000年之后的事情了。原因是到了漢朝之后，石磨加工技術(shù)逐漸傳入中原地區(qū)，小麥才被有效地轉(zhuǎn)化成面粉，最終變成了面條的“鼻祖”湯餅，以及饅頭的“鼻祖”炊餅。至此，人們對(duì)于小麥的追求不再局限于填飽肚子，還有更好的口感和賣相。

小麥的演化與傳播不僅豐富了我們的餐桌，更催化了食品加工技術(shù)的發(fā)展。了解到它神奇的歷史之后，我們是不是就更應(yīng)該珍惜每一粒糧食了呢？

知識(shí)拓展?

饅頭和面條：小麥在中國(guó)的終極形態(tài)

為什么西方人把小麥變成了面包，而中國(guó)人把小麥變成了面條和饅頭？也許你認(rèn)為這只是口味和飲食文化的差異。但是，這里面存在著一個(gè)本質(zhì)的問(wèn)題——那就是燃料和水決定了烹飪形態(tài)。

先說(shuō)燃料的問(wèn)題。面包需要用“烤”的方式烹飪，面條和饅頭需要用“煮”和“蒸”。中國(guó)古代建筑對(duì)木材的需求量極大，再加上農(nóng)田開墾，可利用的優(yōu)質(zhì)燃料就更少了。因此使用烤這樣的烹飪方式就不合適了，畢竟不是什么木材都適用。

提高燃料利用效率的方式就是，通過(guò)加熱水來(lái)烹調(diào)食物，這就是所謂的“煮”了。中國(guó)古代的制陶技術(shù)和青銅技術(shù)發(fā)展得很快，自然在煮的器皿上不是問(wèn)題。

其實(shí)中國(guó)人在接觸面粉之前，就學(xué)會(huì)了“蒸”這種技術(shù)。但是黃河流域的水不宜直接煮，因?yàn)橛幸恍┩列葰?。如果換成蒸的話，就沒(méi)有這么多問(wèn)題了?？拷絽^(qū)的居民習(xí)慣“煮”，而靠近平原江河的居民多用“蒸”，就是出于這個(gè)原因。