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The Domestication Show

D'où vient le pop-corn?

La domestication est un de ces sujets qui ne paient pas de mine au prime abord (beaucoup pensent qu’il s’agit d’un sujet réservé aux agronomes qu'ils n'hésiteraient pas à appeler pèquenots... Ah ces Parisiens, j'vous jure! ). Pourtant dès qu’on gratte la surface pour l’aborder en profondeur, se révèle avoir des implications qui se répercutent dans un vaste spectre de domaines scientifiques voire dans de nombreuses sciences humaines.
Par exemple, saviez-vous que Charles Darwin, pour échafauder la théorie de l’évolution dans son ouvrage L’Origine des espèces, s’est penché, sur un chapitre entier de son livre, sur les techniques de domestication. La sélection artificielle était selon lui un mécanisme analogue à la sélection naturelle mais qui se différenciait fondamentalement de cette dernière par le type de pression qu’elle exerce sur les caractères d’une population d’organismes : l’homme, celui qui domestique, va, au fil de ses sélections, chercher à favoriser la prolifération d’un variant qui présente des caractères qui l’intéresse. Le génie de Darwin a été de considérer que dans la nature, une sélection devait systématiquement avoir lieu et qu'elle favoriserait la survie et la reproduction de certains variants présentant des caractéristiques avantageuses dans un contexte donné. C’est donc à partir de la domestication que Darwin a argumenté de façon magistrale qu’un mécanisme de sélection naturelle pouvait entrainer l’émergence de populations présentant des caractères spécifiques. On comprend donc pourquoi de nombreux évolutionnistes s’intéressent de près à la domestication et aux mécanismes qui gouvernent l’émergence de variants dans les cultures de nos champs.
Là où la domestication devient passionnante à mon goût, c’est lorsqu’on évoque son histoire: l'histoire des débuts de l'agriculture. En d'autres termes, quand l’archéologie rencontre l’évolution qui s'allient toutes deux à des technologies de pointe, c’est que ça va déchirer sa maman !
Je pense que je parlerai souvent de domestication, et donc que j'aborderai de nombreux sujets avec des exemples animaux et végétaux. Mais d'abord, pour mieux me faire comprendre, il me faut bien distinguer les termes de domestication avec celui de culture: En effet, cultiver une plante ne peut consister qu'à la planter et récolter ses fruits, graines ou racines. Les traces des premières cultures sont très éparses et peuvent être souvent confondues avec une simple activité de cueillette. Par contre, la domestication qui est définie comme étant les changements physiques que subit une espèce en réponse à son contact prolongé et privilégié avec l'homme (et pour des plantes, très souvent sa culture), la domestication disais-je, laisse des traces archéologiques.
Donc aujourd'hui, pour prendre un premier exemple, nous allons parler de l'histoire du Pop-Corn (et donc du maïs - un végétal pour faire plaisir à Vran). Le maïs Zea mays fait partie des plantes à fleurs (les Angiospermes) et est la plante céréalière la plus cultivée au monde. Or, son introduction en Europe se fit seulement à partir du 15ème siècle, puisque le maïs est, je vous le rappelle, originaire d'Amérique. Ce n'est donc qu'en 500 ans que le maïs a détrôné le riz et le blé en étant cultivé dans presque toutes les régions du monde! Quelle est son histoire? Et bien comme vous le savez bien, Christophe Colomb a découvert l'Amérique en 1492. En 4 voyages successifs, il rapportera des brouettes de découvertes incroyables de ce qu'il pense toujours être les Indes. Il rapportera notamment des plants cultivés de maïs qui semblent s'acclimater facilement aux conditions européennes. Ce que Christophe Colomb n'a pas rapporté avec lui cependant, ce sont les techniques de consommation employées par les méso-indiens pour faciliter l'assimilation des protéines et vitamines contenues dans les grains de maïs: la nixtamalisation. Résultat, peu de temps après son introduction dans l'ancien monde, de nombreux consommateurs pauvres se nourrissant exclusivement de céréales, meurent de la pellagre, une carence en protéine et en vitamine B3. Le bétail n'étant pas touché, la culture du maïs va donc être privilégiée pour son utilisation en tant que plante fourragère (1). Heureusement, petit à petit, les habitudes vont changer et l'introduction notamment de nouvelles variétés va occulter les vieux souvenirs de la pellagre.
De nos jours, si on évoque le maïs, on s'imagine bien souvent que cela ressemble à ça:

Zea mays
 

et qu'on va en faire ça:

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Seulement, en terme de variété, on est bien loin du compte. De très nombreuses variétés de maïs ont été sélectionnées depuis leur introduction en dehors de l'Amérique, mais un nombre encore plus impressionnant de variétés péruviennes et mexicaines attestent également des efforts des productions agricoles des civilisations perdues de ces contrées. Attention les yeux, c'est certainement du jamais vu pour certains d'entre vous:

Variétés de maïs
 
Variétés de maïs
 
Variétés de maïs
 

C'est beau hein? Et peut-être que vous vous dîtes: Ah! Que dame nature est douce et belle. Quel gâchis générons-nous à priver le monde de tant de beauté naturelle, brutes que nous sommes!. Si vous étiez justement en train de penser ça, il faut que vous vous représentiez le cycle de vie de n'importe quel de ces plants très coloré, ou même d'un plant de maïs qui pousse dans un de nos champs. Chaque épi de maïs porte de très nombreuses graines. Même les variétés péruviennes ou mexicaines en portent près d'une centaine. Chacune de ces graines est attachée à l'axe central de l'épi et ils sont nus, sans aucune protection, prêts à être dévorés par des oiseaux voraces qui les digèreront sans peine, ne laissant aucune graine dans leurs excréments ce qui aurait facilité la dispersion de la population. Puisque ces graines sont bien attachées à l'axe central, elles ne tombent qu'avec l'ensemble de l'épi. Si cet épi, par miracle, a échappé au picorage, toutes les graines germeront à la saison suivante. Cette promiscuité forcée diminuera l'accès à la lumière et aux ressources du sol pour chacun des nouveaux plants. En d'autre terme, toutes ces variétés de maïs sont très peu adaptées pour pousser dans un milieu naturel. Le maïs^, tel qu'on le connait, est complètement dépendant à la culture humaine pour assurer sa survie et sa reproduction: tous les exemples précédents sont des épis de maïs domestiqués.
Mais alors, à quoi ressemble du maïs sauvage? Attention, c'est un autre concept:

Zea diploperennis
 

Ce que montre l'image ci-dessus, c'est un épi de téosinte (ici Zea diploperennis). Téosinte signifie "graines des dieux" en Nahuatl (encore du Nahuatl- après Axolotl, c'est fou!). Pourtant ces graines ne sont pas vraiment engageantes... Les épis de la téosinte portent entre 5 et 12 graines, chacune enfermée dans une coque extrêmement dure. Chaque graine est susceptible de tomber à terre et permettre leur dispersion: en effet, ces graines survivent très bien dans les tubes digestifs des oiseaux ou d'autres herbivores, ce qui permet à la graine de s'éloigner du plant mère et de coloniser d'autres terres. Il existe 5 différentes espèces de téosinte (qui sont du genre Zea) mais l'une d'entre elle, alors qu'elle était initialement placée comme une espèce cousine du maïs domestiqué, s'avère faire partie de la même espèce: il s'agit donc d'une sous-espèce, Zea mays ssp. parviglumis, qui correspond à la population sauvage du maïs.

Zea mays ssp. parviglumis
 

Vous pouvez même comparer la morphologie d'un épi de téosinte avec celle d'un épi d'une variété chimérique issue d'un croisement d'une téosinte et de la plus petite variété de maïs domestiqué:

Comparaison entre un épi de téosinte et la plus petite variété de maïs domestiqué
 
Progression de la domestication du maïs
 

Malgré ces très grandes différences morphologiques, des comparaisons du génome de Zea mays ssp. parviglumis avec celui des plants domestiqués ont montré qu'ils étaient presque identiques et que seules dix petites régions étaient différentes, dix régions qui déterminent ces énormes différences morphologiques. Il est donc plus que probable que cette téosinte a conservé les caractéristiques morphologiques du premier plant de maïs cultivé, avant sa domestication. Les données de biologie moléculaire ont estimé que 9000 ans s'étaient écoulés depuis la séparation entre cette téosinte et les plants de maïs domestiqués, et que cet évènement n'était arrivé qu'une seule fois.
Zea mays ssp. parviglumis pousse sur le plateau du centre du Mexique dans la région du rio Balsas, entre 500 et 1900 mètres d'altitude. Pour confirmer l'hypothèse que Zea mays ssp. parviglumis serait bel et bien le premier plan de maïs cultivé, une équipe de chercheur s'est mis en quête de sites archéologiques où d'éventuelles traces de sa consommation auraient subsisté. Ça n'a pas loupé! En 2005, l'équipe découvrait le jackpot. Sous un énorme bloc rocheux, se cachait une communauté préhistorique dans un abris appelé la grotte de Xihuatoxtla. Parmi la foultitude d'objets découverts, ces chercheurs se sont particulièrement intéressés à des roches utilisées comme meules: à leur surface, des grains d'amidons fossilisés appartenant à des graines de maïs, ainsi que des phytolithes, des petites particules minérales qui s'accumulent de manière spécifique dans les tissus végétaux, et qui ont donc permis de caractériser la consommation de courges par cette communauté. Après datage au carbone 14 de débris de charbons de bois qui étaient mélangés au grains d'amidons, l'équipe a estimé que ce maïs avait 8700 ans, confirmant les prédictions des études en biologie moléculaire.
D'autre part, cette découverte a permis de rejeter une hypothèse qui avait été émise récemment et qui proposait que l'utilisation de maïs avait été initialement réservée à la production de boissons alcoolisées. Cette découverte semble plutôt montrer que ces hommes se contentaient bien d'une récolte du petit nombre de grains portés par la téosinte. Pour étayer cette hypothèse, John Doebley a réalisée une récolte de téosinte et estimé son rendement. Selon lui, chaque plant rapporte en moyenne 18,3 grammes de graines (ou de farine) et qu'un hectare de culture pourrait éventuellement rapporter 467 kilogrammes de nourriture. De nos jours, les plants de maïs non-hybrides peuvent permettre une récolte d'entre 1000 et 2000 kg par hectare (beacoup plus pour des variétés hybrides). Il semble donc que la culture de la téosinte devait avoir un intérêt non négligeable en terme d'apport nutritionnel. Par contre sa domestication a dû prendre un certain temps...
C'est d'ailleurs ce que semble montrer des données pour la domestication de nombreuses espèces de céréales de part le monde. Alors que de nombreux archéologues pensaient que la domestication devait avoir eu lieu très rapidement, en quelque centaines d'années, les données plus récentes suggèrent qu'au contraire, la domestication fut lente et progressive, et que la sédentarisation des hommes n'a donc pas immédiatement été accompagnée par la perte des habitudes de cueillette et de chasse. Je parlerai certainement dans d'autres articles de la domestication d'autres céréales. En effet, il semble que la domestication et les premiers efforts agricoles sont survenus dans de nombreux sites indépendants de part le monde, autant de sujets pour de nouveaux articles:

Les multiples foyers de la domestication
 

En attendant, moi, je vais aller voir si "le tigre est en moi".
Liens:
Science Now: Corn, it's not for cocktails
De la Téosinte au maïs
The Doebley Lab

Références:
Ranere, A. J., D. R. Piperno, et al. (2009). The cultural and chronological context of early Holocene maize and squash domestication in the Central Balsas River Valley, Mexico. Proc Natl Acad Sci U S A 106(13): 5014-8
Piperno, D. R., A. J. Ranere, et al. (2009). Starch grain and phytolith evidence for early ninth millennium B.P. maize from the Central Balsas River Valley, Mexico. Proc Natl Acad Sci U S A 106(13): 5019-24
Balter, M. (2007). Plant science. Seeking agriculture's ancient roots. Science 316(5833): 1830-5.
(1) Antonio Turrent et José Antonio Serratos, Le maïs sauvage et cultivé au Mexique : contexte (pdf).

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