從野生到馴化，這項研究揭開了水稻10萬年的演化史

中國科學院地質與地球物理研究所科研團隊與浙江省文物考古研究所、臨沂大學、上山遺址管理中心等全國13個單位的專家合作，利用植硅體微體化石分析等方法開展了浙江上山文化區水稻起源研究，揭示了水稻從野生到馴化跨越十萬年的連續演化史。這項研究為理解人類社會的發展、農業文明的起源提供了新的證據，也進一步確認了我國是世界水稻的起源地，以及上山文化在世界農業起源中的重要地位。該成果于北京時間2024年5月24日在國際學術期刊《科學》（Science）在線發表。

△上山遺址(a和c)及荷花山遺址(b)的位置 （中國科學院地質與地球物理研究所、浙江省文物考古研究所供圖）

農業起源是人類社會發展的重要轉折點，標志著人類從漁獵采集性經濟過渡到農業生產性經濟的時代，開啟了人類文明誕生的歷程。水稻不僅是目前世界半數人口的主食，而且其栽培和馴化對中華文明的形成和發展產生了深遠的影響。水稻是什么時候開始被人類采集利用? 從野生到馴化的過程是怎樣的? 長期以來是社會和學術界關注的焦點問題。

△長江下游地區三萬年以來水稻由2野生到馴化演化的概念模型 

在過去一個多世紀以來，水稻起源，一直是充滿爭議的話題，先后有印度起源說、東南亞起源說、阿薩姆和云南起源說等。 20世紀70年代以來，隨著我國河姆渡遺址、上山遺址以及長江中下游許多遺址水稻考古證據的發現，國際學術界才開始認同長江中下游地區可能是世界水稻的重要起源地之一，但能否在長江流域末次盛冰期2.6萬年以來找到可以長期保存且能夠區分野生到馴化水稻的鑒定指標，能否揭示人類從采集到馴化野生稻的過程和可能的機制，是研究取得突破的關鍵。

在最新的研究中，中國科學院地質與地球物理研究所呂厚遠科研團隊在多年對現代野生稻、馴化稻的植株、土壤中水稻植硅體的系統研究基礎上，明確了水稻泡狀細胞中扇形植硅體魚鱗紋數量的增加與水稻馴化程度增強以及農藝性狀的增加相關，厘定了區分野生稻與馴化稻魚鱗紋扇形植硅體比例的閾值，建立了水稻野生到馴化的判別標準。科研人員進一步利用植硅體分析方法，結合孢粉、炭屑、土壤微形態、粒度、磁化率、地貌調查、考古發掘等手段，對浙江浦江縣上山遺址和龍游縣荷花山遺址的考古地層自然剖面開展系統研究，建立了距今約10萬年以來連續的年代地層序列。通過對地層序列樣品的系統分析，揭示了上山文化遺址區地層中水稻從野生到馴化的連續軌跡及其與人類活動、氣候環境變化的關系。

研究表明，早在約10萬年前，野生水稻就已經在長江下游地區分布，為后來的水稻利用、馴化提供了條件；大約在24000年前，氣候開始進入寒冷的盛冰期，促使人類開始采集并利用野生稻，表明人類為適應寒冷的氣候變化，探索新的食物來源；大約13000年前，人類有意或無意地對野生稻進行馴化前的栽培，開啟了稻作農業起源漫長而復雜的過程；大約11000年前，馴化水稻植硅體比例迅速增加并達到馴化閾值，標志著東亞稻作農業的起源。此項研究表明東亞稻作農業與西亞兩河流域麥作農業的起源在時間上是同步的，是人類發展歷史上的一個重要里程碑，大大深化了我們對世界農業起源格局的理解。

浙江上山文化遺址10萬年以來從野生稻分布到最終馴化的連續證據，揭示了水稻與氣候、人類活動和文化發展之間復雜的關系和漫長的水稻馴化過程。這一研究成果對理解人類社會的發展、農業文明的起源以及上山文化的重要性有著深遠影響。

相關知識

植硅體（Phytolith），是指高等植物在生長過程中，通過根系吸收可溶性二氧化硅、輸送到莖、葉、果實等部位，在細胞間和細胞內沉淀下來，形成的非晶質二氧化硅顆粒。

栽培（Cultivation）：是指在人類的作用下，管理植物生長，不改變遺傳性狀。

馴化前栽培（Predomestication cultivation）人類有意無意的管理植物生長，不改變野生植物遺傳性狀。

馴化（Domestication）：是指在人類的作用下，改變植物遺傳性狀，使其適應人工環境。

末次盛冰期：（Last Glacial Maximum，簡稱LGM）發生在距今約2.65萬至1.9萬年前，全球氣候寒冷比現代要低5℃至10℃。海平面可能比現代低120米到135米。