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刘歆益:最新研究揭示——大麦和小麦是如何传入中国的? 
作者:[刘歆益] 来源:[知识分子微信公众号2017-11-16] 2018-01-02

          ► 作者在西藏山南地区喜马拉雅山麓的一片“冬季”青稞中


公元前5000年至公元前1500年间,旧大陆经历过一次可被称为“主粮全球化”(Food Globalisation in Prehistory)的历史过程【1,2】,而在此之前,生活在不同地区的人群在农业系统与饮食上各自独立。公元前1500年之后,起源于不同地区的农、牧产品、人口、思想与物质形式交织成一个巨大的欧亚网络,成为青铜时代古代世界的基础。

“主粮全球化”的一个重要故事是原产于亚洲西南部“新月沃土”(Fertile Crescent)的农业与农人向外传播的过程。公元前5000年,包括大麦和小麦在内的“新石器时代基础作物”(the Neolithic founder crops,除大、小麦外,还包括燕麦、豌豆、小扁豆、蚕豆、胡麻等)远播欧洲各地、地中海南、北两岸【3, 4】。在“新月沃土”(编者注:新月沃土是指两河流域东西部的西亚、北非地区在历史上曾有的一连串肥沃的土地,从地图上看其整体好似一弯新月,因此得名“新月沃土”。 也被称为文明的摇篮,包括巴比伦尼亚、亚述、腓尼基、以色列王国等文明。)以东,从高加索到兴都库什山脉,它们的遗迹出现在土库曼斯坦和巴基斯坦的考古遗址中【5,6】。

最近发表于《PLOS ONE》杂志,题为《Journey to the East》的文章试图厘清西亚作物在公元前5000年后,继续向东,进入古代印度与古代中国的年代和路径【7】,文章同时探讨了作物本身在这一过程中所面临的环境压力。作者依靠三组数据进行分析:植物遗存直接测年结果、中国古代文献对农时的记载,以及现代地方品种(landraces)遗传地理信息,以此来建立对麦类农作物东传的理解。

首先是年代。这篇文章报道了70个出土大麦碳化遗存的直接碳十四年代。2016年,我们在Quaternary International上发表了51个小麦的直接测年【8】。加之此前已有的直接年代数据,我们对中亚、南亚、东亚这三个地区麦类遗存的绝对年代有了比较清楚的认识。

关于西亚作物东传的路径问题,一个基础的解释框架由本论文作者之一、中国社科院考古研究所赵志军教授提出【9】。西亚作物进入中国存在三条可能的路径:北方草原路线、中纬度的丝绸之路以及南方海洋路径。近年来的许多讨论,事实上是对这个框架的细化与检验。 

一个有趣的现象是,最早的大、小麦出现在中国东部地区而非西部。出土于山东省赵家庄遗址的一粒碳化小麦,校正后的碳十四年代是2562-2209 BC,是目前中国最早的有直接碳十四年代的西亚作物遗存【10】。最早的有直接测年的大麦样品,来自福建黄瓜山遗址,年代超过4000 BC。另一位作者山东大学靳桂云教授在海岱地区的进一步工作,使我们更加重视来自公元前第三千纪的小麦遗存。这里也许可以假设,存在一个较早的海洋传播路径,它是随之而来的范围更广泛、影响更深远的农业传播的先声。

大麦和小麦传入中国在“时”、“空”上体现出差异性:

1)时间上,除较早的山东年代外,中国大、小麦的绝对年代集中在公元前2000年以后。大麦出现在中原地区的时间是公元前900年后,而小麦出现在这一地区的年代要提前至少500年甚至是1000年以上。换句话说,小麦于青铜时代进入中原地区,而大麦是铁器时代传入的。

2)空间上,小麦和大麦的传播体现出一南一北的格局。公元前2000年以来,小麦的年代和空间序列由西向东,在青藏高原以北,从哈萨克斯坦东部出发,经天山南北、河西走廊、陇东而进入黄土高原西部。大麦的时空线索则是在西-东框架下的的南北走向:南亚的年代早于东亚,青海的年代早于中亚和新疆。


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► 小麦与大麦的传播路线与各地区最早的大麦直接测年结果 ,图片来自Liu et al. 2017


目前的数据尚不足以支持一个清晰的通过西藏或云贵高原的南方传播路线,但是不妨碍我们提出这样一个诱人的假说:关于史前东西交流的讨论,青藏高原的北缘更多地吸引了学者的目光,是否同时存在一个南方联系的可能性? 这种可能性的证实将会使古代中国和古代印度的农业与物质传统联系起来。另一位作者、四川大学吕红亮教授最近在西藏东南部的工作为我们提供了有益的启示。

在原产地,小麦和大麦都是冬季作物。人们在秋天播种,第二年初夏收割。这个生长周期契合了中东地区的雨季,也防止作物受到这一地区常见的夏季干旱的侵扰。植物通过“光周期”效应依靠日照时间的变化来“决定”开花时间。当夏季来临,白昼渐长,中东和地中海地区的麦田开花、灌浆、结果。

当小麦与大麦离开“新月沃土”,向纬度更高的欧洲腹地移动,由于纬度和昼时的变化,作物的生长周期也发生了相应的变化。新石器时代欧洲的农人对它们的生长周期进行了调整。近年来,基因考古学(archaeogenetics)研究显示这些人为的对季节性的选择在欧洲大、小麦的地方品种中,留下了遗传痕迹【11-13】。

有趣的是,最初传入中国的“麦”是冬季作物还是夏季作物呢?中科院自然科学史研究所的曾雄生教授对公元前第二千纪和第一千纪的古代文献进行过梳理。他的出色考证有助于我们得到这样一个印象:“麦”在传入中国东部地区的一千年里,播种和收获的时间存在多样性。例如,《诗经》中称:“十月纳禾稼,黍稷重穋,禾麻菽麦”,提示我们“麦”在秋天收割;《左传·隐公三年》记载:“夏四月,郑祭足帅师取温之麦”,这是西历五月间的事情;《孟子·告子章句上》云:“今夫麰麦,播种而耘之,其地同,树之时又同,浡然而生,至于日至之時,皆熟矣”,明言收割在夏至之时。如果这些文献反映了3000年前中国东部地区收“麦”的真实时间,我们可以据此推测大麦(或小麦)与受控开花时间有关的基因,已经发生了变异。


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► 最早关于‘麦’的文字记载,释文为“正一月曰食麦”(郭沫若主编《甲骨文合集》第8册,3114页,骨24440)


在大麦中,与“光周期”相关的基因,我们了解得比较清楚的是一个被称为Ppd-H1的基因【14】。本文的第二作者Diane Lister与合作者在此前的工作表明,Ppd-H1有两个非显性“单标模本”(haplotypes):A与B【11】,它们在地理分布上呈现一东一西的格局。B型只出现在欧洲的大麦地方品种中,A型主要分布于亚洲东部。学者们倾向于认为B型与大麦向欧洲高纬地区的传播相关。本文假设A型与大麦向亚洲东部高海拔地区的传播相关。换言之,控制大麦开花时间的基因一共被“关闭”过两次:一次在向西去古代欧洲的路上,一次在朝东前往古代中国的路上。

在大麦到达中国东部地区之前的一千年里,公元前2000-1000年间,大麦种植的范围南抵暖湿的印度南部,北至干旱的亚洲内陆山地,高至海拔4000米以上的青海东部、低到海平面水平的恒河下游。兰州大学陈发虎和董广辉教授的工作表明了史前时代青藏高原东北部垂直地貌的农业多样性的景象【15)。正是这种巨大的生态多样性,造成了对种植时间多样性的选择压力。


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 ► 现存大麦的Ppd-H1基因单标模本A型和B型的地理分布据(Jones et al. 2016)图2修改重绘(Liu et al. 2017)


“主粮全球化”的过程是双向的。在大、小麦向东传播的同时,原产于中国北方的粟和黍向西进入中亚与欧洲,向南传至南亚与东南亚各地。首先驯化于长江中下游的水稻在公元前1500年已遍布东亚、南亚和东南亚洲。原产于北非的高粱和非洲小米等作物此时出现在印度河流域。这是一个“解散”和“重组”的过程。原有的农业“包裹”被拆解了。同大、小麦东传的情况类似,粟和黍的西传也在时间与空间的分布上呈现差异。被拆解的包裹在公元前1500年后重新组合,在美索不达米亚、地中海、印度河流域、中国的黄河流域等地形成了多季节的轮种系统。“青铜时代世界文明的一个基础,是人们学会了对‘季节’加以控制。”剑桥大学的马丁·琼斯(Martin Jones)教授这样认为。


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                ►《东方之旅》英译本的封面    图片来源:维基百科


这篇学术论文的题目取自德国小说家、诺贝尔文学奖获得者赫尔曼·黑塞(Hermann Hesse)1932年的作品《东方之旅》。小说讲的正是异乡人在“东方之旅”中“转化”与“被接纳”的故事。


参考文献:


【1】. Jones, M. K., H. V. Hunt, E. Lightfoot, D. Lister, X. Liu, and G. Motuzaite-Matuziviciute. 2011. Food globalization in prehistory. World Archaeology 43 (4):665-75.

【2】. Liu, X., and M. K. Jones. 2014. Food globalisation in prehistory: top down or bottom up? Antiquity 88:956-963.

【3】. Colledge, S., and J. Conolly, eds. 2007. The Origins and Spread of Domestic Plants in Southwest Asia and Europe. Walnut Creek, CA: Left Coast Press.

【4】. Zohary, D., M. Hopf, and E. Weiss. 2012. Domestication of Plants in the Old World (Fourth Edition). Oxford: Clarendon Press.

【5】. Petrie, C. A. 2015. Mehgarh, Pakistan. In The Cambridge World History Volume II - A World with Agriculture, 12000 BCE-500 CE, edited by G. Barker and C. Goucher. Cambridge: Cambridge University Press.

【6】. Harris, D. 2010. Origins of Agriculture in Western Central Asia. Philadelphia: University of Pennsylvania Museum.

【7】. Liu, X., D. L. Lister, Z. Zhao, C. A. Petrie, X. Zeng, P. J. Jones, R. Staff, A. K. Pokharia, J. Bates, R. N. Singh, S. A. Weber, G. Motuzaite Matuzeviviute, G. Dong, H. Li, H. Lu, H. Jiang, J. Wang, J. Ma, D. Tian, G. Jin, L. Zhou, X. Wu, and M. K. Jones. 2017. Journey to the East: diverse routes and variable flowering times for wheart and barley en route to prehistoric China. PLOS ONE Published Online:November 2 2017: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0187405.

【8】. Liu, X., D. L. Lister, Z-Z. Zhao, R. A. Staff, P. J. Jones, L-P. Zhou, A. K. Pokharia, C. A. Petrie, A. Pathak, H-L. Lu, G. Motuzaite Matuzeviciute, J. Bates, T. K. Pilgram, and M. J. Jones. 2016. The virtues of small grain size: Potential pathways to a distinguishing feature of Asian wheats. Quaternary International 426:107-109.

【9】. Zhao, Zhijun. 2011. New archaeobotanic data for the study of the origins of agriculture in China. Current Anthropology 52:S295-S304.

【10】. Jin, Guiyun, Dongsheng Yan, and Changjiang Liu. 2008. Wheat grains are recovered from a Longshan cultural site, Zhaojiazhuang, in Jiaozhou, Shandong Province. Cultural Relics in China, 22/02/2008.

【11】. Jones, H., D. L. Lister, D-W. Cai, C. J. Kneale, J. Cockram, L. Peña-Chocarro, and M. K. Jones. 2016. The trans-Eurasian crop exchange in prehistory: discerning pathways from barley phylogeography. Quaternary International 426:26-32.

【12】. Lister, D. L., S. Thaw, M. A. Bower, H. Jones, M. P. Chareles, G. Jones, L. M. J. Smith, C. J. Howe, T. A. Brown, and M. K. Jones. 2009. Latitudinal variation in a photoperiod response gene in European barley: insight into the dynamics of agricultural spread from ‘historic’ specimens. Journal of Archaeological Science 36 (4):1092-1098.

【13】. Jones, H., F. J. Leigh, I. Mackay, M. A. Bower, L. M. J. Smith, M. P. Charles, G. Jones, M. K. Jones, T. A. Brown, and W. Powell. 2008. Population-based resequencing reveals that the flowering time adaptation of cultivated barley originated east of the fertile crescent. Molecular Biology and Evolution 25:2211-2219.

【14】. Turner, A., J. Beales, S. Faure, R. P. Dunford, and D. A. Laurie. 2005. The pseudo-response regulator Ppd-H1 provides adaptation to photoperiod in barley Science 310:1031-1034.

【15】. Chen, F-H., F-H. Dong, D-J. Zhang, X-Y. Liu, X. Jia, C-B. An, M-M. Ma, Y-W. Xie, L. Barton, X-Y. Ren, Z-J. Zhao, X-H. Wu, and M.K. Jones. 2015. Agriculture facilitated permanent human occupation of the Tibetan Plateau after 3600BP. Science 347 (6219):248-250. 


(作者简介:刘歆益,美国圣路易斯华盛顿大学教授。)



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