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不同的谷物，從左上起順時針分別為小麥、斯佩耳特小麥、燕麥和大麥。圖片：Lucyin / wikimedia commons

怎樣才能把野草變成可以填飽肚子的作物？

站在2020年的科學(xué)認(rèn)識水平，這似乎并不是個難以回答的問題。

選擇一棵有成為食物潛質(zhì)的野草，它可能有一些吸引你注意的特點，比如種子和果實甜美、能填飽肚子、生長速度快、容易收獲……留下種子，統(tǒng)一播種，再到下一代里選擇種子和果實更甜美、生長速度更快、更容易收獲的那些個體的種子，再播種下去，重復(fù)重復(fù)兩千年，我們就得到了一個需要的作物，這個過程就是作物的馴化。

公元前1422年，古埃及人壁畫上的小麥與牛。圖片：wikimedia commons

但這顯然只是一個站在事后的思考。如果把今天種植面積最大的一些谷物比如小麥、水稻、玉米、燕麥、小米等的野生親戚放在你面前，你會驚訝地發(fā)現(xiàn)這些野生親戚跟野草一般，如果你是一個兩萬年前的采集者，也許根本不會把它們當(dāng)做食物。它們和人類的相遇，有更多的偶然和意外。

燕麥（Avena sativa）的雜草親戚，野燕麥（Avena fatua）。圖片：Cedric Lee / inaturalist

一些研究認(rèn)為，在距今1.5~1.2萬年前，在人類最初農(nóng)業(yè)的誕生地——位于今天的亞洲和非洲交界處的“新月沃地”，曾有過一段溫暖的時期，這些禾草生長更加密集，穎果（即禾本科的果實）也更大，這里有當(dāng)時世界上最密集的人口，人類和植物的火花碰撞，誕生了最初的農(nóng)業(yè)。

新月沃地，人類最開始馴化谷物的地方。圖片：wikimedia commons

馴化顯然改變了很多谷物的自然特征。栽培谷物和它的野生親戚相比，穎果質(zhì)量更大、籽粒更加飽滿緊湊、有更短的休眠期、整齊劃一地生長和成熟，還有些非常重要的特征，比如有更結(jié)實的小穗主軸（果序軸），即使完全成熟也不會輕易落粒——這一點非常重要，否則在收獲時節(jié)，你就只能看著燕麥粒灑滿田野，只剩光桿在風(fēng)中搖曳。

成熟時不會輕易落粒，使人們可以更容易收集谷物。圖片：Pixabay

同一種作物的這些特征，產(chǎn)生于不同的馴化階段，人類選擇特定的植物進(jìn)行育種、施肥、收獲、儲存，在生長季節(jié)給植物維持一個穩(wěn)定而優(yōu)越的生存環(huán)境，這些生存環(huán)境是絕大多數(shù)野生植物所不可得的。早期的農(nóng)人們在有意識地剔除不符合需求的植物后代的同時，也創(chuàng)造了地球歷史上從未有過的新生態(tài)位。

從播種到收獲，從麥粒到食物，都已是現(xiàn)代人類所熟悉的。圖片：Pixabay

在上世紀(jì)20年代，蘇聯(lián)植物育種學(xué)家尼古拉·瓦維洛夫在伊朗研究栽培小麥起源時發(fā)現(xiàn)，一些栽培作物的雜草無論是形態(tài)還是習(xí)性，都跟作物非常相似，有著差不多的高度和差不多的成熟期，在收獲的時候，雜草的種子很容易就跟糧食混在一起。這一現(xiàn)象被命名為“瓦維洛夫擬態(tài)”（Vavilovian mimicry ，或稱“雜草擬態(tài)”）。

瓦維洛夫擬態(tài)的一個例子：左邊是亞麻薺，右邊是亞麻。圖片：wikimedia commons

其實容易理解，因為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)提供了對植物的強(qiáng)大選擇壓力，田野里那些和作物區(qū)別過大的雜草早早就被眼尖的農(nóng)人所發(fā)現(xiàn)而輕易除去；而和作物多少相似的雜草，就能更成功把種子混入谷堆里，再被播種到田野里，獲得繁殖的機(jī)會，侵占作物的水肥營養(yǎng)和生存空間。這樣一代代篩選下來，剩下的農(nóng)田雜草就跟作物越來越相似，也越來越難以除去——這是自農(nóng)業(yè)誕生以來，農(nóng)人們就要面對的煩惱。作為雜草的稗子總和水稻如影隨形，這是我小時候回到農(nóng)村的祖母家里過暑假，我的姑父跟我提起過多次的故事。

稗（Echinochloa crus-galli）。圖片：Michael Becker / wikimedia commons

但是瓦維洛夫還有更驚人的發(fā)現(xiàn)和思考：在那些阿富汗的葡萄園里，野生胡蘿卜的根系更加發(fā)達(dá)；在亞麻地里，野生亞麻薺的植株茁壯——他在記錄和思考中開始頓悟，其實很多作物被馴化之前，就是人們耕作的田野中的雜草！

黑麥（Secale cereale）在被馴化前便是小麥田里的一種雜草。圖片：Letrek / wikimedia commons

這些雜草和作物長得越來越像的過程，就是受到了相近的人工選擇壓力，它們和作物一起被馴化，卻被忽視，被丟棄，被憎恨，直到一個偶然的契機(jī)之下，可能是某個農(nóng)人的突發(fā)奇想，也可能是氣候環(huán)境的突變，讓這些雜草最終登上了新的舞臺。

曾經(jīng)的燕麥也只是一種雜草。圖片：m_delille / wikimedia commons

瓦維洛夫把這些他認(rèn)為曾經(jīng)是雜草的作物稱之為“二級作物”（secondary crops）。燕麥就是這樣一種二級作物，它曾經(jīng)是小麥或大麥田里長期存在的雜草，和它們一起被馴化，混在大麥和小麥的種子里，隨著它們傳播到更寒冷的區(qū)域——在7000-4000年前，瓦維洛夫觀察到的故事在氣溫更低的安納托利亞（位于今天的土耳其）或者伊朗北部的某個區(qū)域一次次發(fā)生了：夏季的相對低溫使得二粒小麥生長狀況不佳，而作為雜草的野生燕麥卻在貧瘠的田野里占據(jù)優(yōu)勢，它們漸漸被農(nóng)人單獨播種馴化，作為度過荒年的儲備糧食，再在漫長的時間里成為了區(qū)域性的主要種植谷物。

每種谷物的早期馴化歷史都很復(fù)雜，燕麥尤其復(fù)雜。

燕麥屬 Avena的小穗與禾本科的其它植物相比很有特點，在每個小穗（花序）的基部有兩個狹長的穎片，張開如燕尾，這也是“燕麥”中文名的由來，穎片內(nèi)有外稃和內(nèi)稃，在燕麥成熟時緊緊包住穎果。

燕麥的小花。圖片：Andreas Trepte / wikimedia commons

整個燕麥屬大約有29種，屬下物種有二倍體、四倍體、六倍體——高中生物學(xué)課本告訴我們，大多數(shù)的動物體細(xì)胞是二倍體，即一個體細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)有兩套染色體，這兩套染色體一套來自于父親，一套來自于母親。

普通小麥（Triticum aestivum）正是一種普通的異源六倍體。圖片：INRA DIST / wikimedia commons

今天栽培最廣的燕麥（Avena sativa），就是包含三套染色體組的異源六倍體，栽培小麥也是。但與小麥由人類主導(dǎo)了一些雜交選育的故事有所不同，目前認(rèn)為栽培燕麥的祖先在被人類馴化之前就已經(jīng)完成了異源多倍化，它最初可能來源于兩種野生燕麥屬植物長穎燕麥（Avena sterilis）和野燕麥（Avena fatua）的雜交，在被人類帶往各地再馴化過程中，又產(chǎn)生了各種栽培變異，但近來的研究認(rèn)為雜交和多倍化可能多次發(fā)生，情況復(fù)雜許多。

長穎燕麥（Avena sterilis）和野燕麥（ Avena fatua）。圖片：Uriah Resheff & Leonid Rasran / inaturalist

今天在東非埃塞俄比亞高原栽培的燕麥被命名為埃塞俄比亞燕麥（Avena abyssinica）；在希臘和中東較多栽培的是紅燕麥（Avena byzantina）；在我國華北至西北栽培的裸燕麥（Avena nuda）也被稱為“莜麥”——它的籽粒成熟時和內(nèi)外稃片結(jié)合松散，容易去除，非常有特點。

莜麥這個名字更為人所熟悉，其所磨成的面粉被稱為“莜面”。圖片：wikimedia commons

適應(yīng)于夏季溫度更低、更濕潤和更貧瘠的土壤，能在無法種植小麥的區(qū)域生長良好，燕麥在歷史上向北向西傳播到了英國，甚至冰島，目前世界燕麥產(chǎn)量最高的國家是俄羅斯和加拿大——栽培燕麥起源于近中東，卻成為了適應(yīng)于典型北半球溫帶氣候的谷物作物。

2008年世界燕麥產(chǎn)量。圖片：AndrewMT / wikimedia commons

但燕麥單位面積的產(chǎn)量一直不高，相對于小麥和大麥，燕麥雖然有不低的谷蛋白含量，但蛋白質(zhì)分子量小，且含有大量的可溶性膳食纖維如β-葡聚糖，這使得燕麥無法像面粉那樣制成富有彈性的面條，烘焙成香甜柔軟的面包，因此在歷史上燕麥一直只作為糧食補(bǔ)充，或者碾碎煮粥，或者與大麥混合一起發(fā)酵制成各種類似于啤酒的飲料，或普遍被用作牲畜的飼料。世界燕麥產(chǎn)量曾大幅下降，就是因為一戰(zhàn)之后軍馬的需求劇降。

如今，燕麥仿佛就是健康的代名詞。圖片：Pixabay

不過，現(xiàn)代生活給了燕麥?zhǔn)锕?/strong>。因為豐富的可溶性膳食纖維，會帶來充分的飽腹感，燕麥成了很好的低升糖和減肥食品。在現(xiàn)代食品工業(yè)驅(qū)動下，燕麥片、燕麥面包成了歐美早餐的標(biāo)配之一，大量的宣傳也使得燕麥片成為了健康的代名詞。但必須提到的是，有益于健康的還是保留了可溶膳食纖維的燕麥米，或粗加工的燕麥粒或燕麥片，那種和玉米淀粉一起膨化的脆麥片，依然可能是升糖熱量炸彈?，F(xiàn)代作物育種中，燕麥還有些可貴的特質(zhì)：它們遠(yuǎn)緣雜交親和性高，甚至能保留玉米的染色體，也許未來能夠用雜交方式育成像玉米那樣C4光合類型的燕麥，這將極大增加燕麥的耐熱性和產(chǎn)量。

回過頭來看，燕麥成為人類的馴化作物充滿偶然——如果地球氣候一直寒冷，那么也許連人類的農(nóng)業(yè)也不會誕生；如果一直栽培在溫暖的地方，那么燕麥可能永遠(yuǎn)只是麥田里的雜草，不會被人類所發(fā)現(xiàn)；在這氣溫起伏和人類的遠(yuǎn)征中，也就形成了多種多樣的作物，和今天的故事。

今天的每一個“習(xí)以為?！保际窃?jīng)的偶然與堅持。圖片：kevomc / inaturalist

三年前的五月，我去伊朗旅游。除去參觀令人震撼的近中東文明留下的印記，我也留意著各種原產(chǎn)于西亞的野生植物，我心頭始終縈繞著一個問題，為什么在“新月沃地”在早期有如此多的谷物被馴化？野生的禾草處處有，被馴化廣泛栽培的谷物卻始終只有那些。氣候溫暖固然是一個解釋，但也僅僅是個猜想。

直到我來到了伊朗的設(shè)拉子城，在波斯波利斯這個古波斯帝國-阿契美尼德王朝的龐大的都城廢墟邊和大流士一世的墓前，看到那遍野的山羊草屬Aegilops（小麥的馴化祖先）、野生的大麥屬Hordeum、野生的燕麥屬Avena和十字花科蕓苔屬Brassica的野草，一陣風(fēng)吹來，成片的禾草們俯身偃地，既折又復(fù)起，仿佛是人類和植物相遇動容一幕在眼前重演。它們并不是這一叢那一叢，而是穗連著穗，海浪般連到天際——除非我什么都看不見，只要我觸碰到它們，就一定會思緒萬千，琢磨著能不能干點啥。

人類與植物的相伴仍在繼續(xù)，它們或許是陪伴我們最長久的伙伴。圖片：Pixabay

在一萬至三千年前，它們曾經(jīng)在村落之間自由生長，被人類挑選，成為了最早的一些馴化作物。農(nóng)業(yè)、政權(quán)、王城和文明由此發(fā)端。我所看見它們背后世界無垠的廢墟，不過是它們故事的延續(xù)。