科学家约1万年前就中国人开始种植水稻。这一转变对人类饮食结构产生了深远影响，直接导致现代社会一半的人口都依赖于此类主要农作物。
来源 The Atlantic
撰文 Sarah Zhang
翻译 刘威尔
校审 吴媛媛
考古学家挖掘出小块水稻残骸，来自中国人最早驯化的水稻。
江西省的美丽稻田（图片来源：原文）
大约在1万年前，地球正经历从更新世到全新世的地质年代转变，一群生活在中国长江下游的狩猎采集者则开始经历生活方式的转变——他们开始种植水稻（Oryza sativa L.）。
考古学家在上山考古遗址取得了令人瞩目的成果，他们发现了这些人类最早种植的水稻的残骸。水稻的谷粒早就被吃掉了，植株茎秆也早已腐烂，但一个称作“植硅石”（phytoliths）的微小组分却能够留存上千年，它是植物细胞为自我保护而形成的微小、坚硬的二氧化硅结构。水稻的叶子中含有扇形的植硅石，它们不会燃烧、不能被消化也不会腐烂分解。这些植硅石的特殊的结构表明古代上山人不仅仅采集稻谷，而是在约1万年前就开始种植水稻。这一转变对人类饮食结构产生了深远影响，直接导致现代社会一半的人口都依赖于此类主要农作物。
中国考古学家在21世纪伊始开始对上山考古遗址进行挖掘。他们很快发现这里的饮食结构以稻米为主：埋藏在陶器碎片和石器中的谷壳表明这些工具很可能用于磨粉。但植硅石比人工制品更为丰富，它们无处不在。史密森学会（Smithsonian）的植硅石专家 Dolores Piperno 并未参与本研究工作，但她指出，如果用显微镜观察，在不足十分之一盎司（约3立方毫米）的土壤中就可能发现上千个植硅石微粒。
中国研究团队经历了漫长乏味的工作，从土壤中筛出植硅石，反复清洗、过筛、干燥过程直到最终得到白色粉末状的高纯度植硅石。随后，研究人员利用碳代测定法准确得出不同深度发掘的植硅石的年代。为了证明植硅石年代测定的可靠性，研究人员还将测定结果与在相同深度发掘的种子、木炭等材料进行年代对比。Piperno 这样评价验证的结果：“他们非常仔细地对植硅石年代测定结果进行了一一对比，结果非常可靠。”在测定过程中，最古老材料的年代达到9400年之久。
植硅石微粒以及上山考古遗址发掘地的照片（图片来源：PNAS）
接着，研究人员借助显微镜对植硅石进行了观察。研究发现，上山遗址发掘的9400年前的稻米与我们现在食用的稻米并不相同，它们的谷粒更小、更细，这样的谷粒更易扩散而利于种子传播。水稻在1万年的驯化过程中演化出更为丰满、充满淀粉、附着在茎秆上易于收割的谷粒，而这过程中同时也发生了植硅石的结构特征变化。因此，研究团队将注意力转移到植硅石鱼鳞状的表面结构上。
现代水稻中的植硅石结构具有9个以上的鱼鳞状修饰，而上山遗址发现的古代植硅石则具有不同数量的鱼鳞状修饰，挖掘层的年代越久远，具有9个以上鱼鳞状修饰的植硅石比例越高，其结构也越接近现代水稻。这一发现支持水稻的逐步驯化，一个被本研究工作人员、中国科学院地质学家张建平（中科院地质与地球物理研究所）形容为“漫长、缓慢”的过程。研究结果表明野生水稻并不是一夜之间变成现代水稻的。
但水稻的驯化与植硅石的鱼鳞状修饰究竟有什么具体关系呢？植硅石由叶片细胞产生，而水稻干旱时会卷曲叶片来保存水分。张建平表示，野生水稻往往在沼泽环境中生存从而获取足够的水分，而驯化水稻则叶片直立并且与水面分离，因此需要重复卷曲叶片来保持水分。卷曲的过程中产生了更多的鱼鳞状修饰，正是这些微小的鱼鳞状表面结构特征讲述了1万年前水稻生存的故事。
植硅石的证据进一步证明，至少在已发现的遗址中，上山是第一个种植水稻的地方。但针对这是否是水稻的唯一一次驯化的问题仍存在一些争论。遗传学证据表明，东南亚地区不同种类的水稻可能经历了最多达3次的驯化。水稻驯化的故事可能始于上山，但在整个大陆甚至全世界都得到了延续。
原文链接：/science/archive//05/rice-domestication/528288/
论文基本信息
【题目】Dating rice remains through phytolith carbon-14 studyrevealsdomestication at the beginning ofthe Holocene
【作者】Xinxin Zuo, Houyuan Lua, Leping Jiang,et al.（中国科学院新生代地质与环境重点实验室）
【期刊】PNAS
【日期】May 30,
【DOI】10.1073/pnas.1704304114
【地址】
/content/early//05/23/1704304114
【摘要】
Phytolith remains of rice (Oryza sativa L.)recovered from the Shangshan site in the Lower Yangtze of China have previouslybeen recognized as the earliest examples of rice cultivation. However, becauseof the poor preservation of macroplant fossils, many radiocarbon dates werederived from undifferentiated organic materials in pottery sherds. Thesematerials remain a source of debate because of potential contamination by oldcarbon. Direct dating of the rice remains might serve to clarify their age.Here, we first validate the reliability of phytolith dating in the study regionthrough a comparison with dates obtained from other material from the samelayer or context. Our phytolith data indicate that rice remains retrieved fromearly stages of the Shangshan and Hehuashan sites have ages of approximately9,400 and 9,000 calibrated years before the present, respectively. Themorphology of rice bulliform phytoliths indicates they are closer to moderndomesticated species than to wild species, suggesting that rice domesticationmay have begun at Shangshan during the beginning of the Holocene.
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▽论文导读
·Nature 一周论文导读 | 年 6 月 15 日
·Science 一周论文导读 | 年 6 月 16 日
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