Schon in den frühesten Phasen dieser Entwicklung nahm die Korngröße bei Getreidearten wie Gerste und Emmerweizen deutlich zu. Bisher nahm die Forschung an, dass genetische Selektion im Rahmen des frühen Anbaus die Getreidekörner größer werden ließ. Eine neue archäobotanische Studie von Forschenden des Exzellenzclusters ROOTS an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) sowie der Universität Oxford, UK, hat jetzt jedoch ergeben, dass die Zunahme der Korngrößen zunächst Reaktionen der Pflanzen auf günstige Wachstumsbedingungen waren. „Das lässt uns die frühesten Stadien der Getreidedomestizierung neu denken“, betont Professorin Cheryl Makarewicz vom Exzellenzcluster ROOTS. Sie war Leiterin der Studie, die jetzt in der internationalen Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS) veröffentlicht wurde.
Um die unterschiedlichen Erklärungsansätze für die frühe Kornvergrößerung zu überprüfen, wandte das internationale Team einen umfassenden Analyseansatz an. Die Beteiligten kombinierten Untersuchungen an Körnerformen, Analysen der Unkrautokölogie sowie Analysen von stabilen Kohlenstoffisotopen in verkohlten Gersten- und Emmerweizenresten, die aus den früh-jungsteinzeitichen Siedlungen el-Hemmeh und Sharara im Wadi el-Hasa in Jordanien geborgen wurden.
Wildgetreide besitzt von Natur aus eine spröde oder zerbrechliche Ähre, die eine leichte Ausbreitung reifer Samen ermöglicht – was zwar eine erfolgreiche Keimung in freier Natur fördert, die Ernte der Samen durch den Menschen jedoch erschwert. Im Vergleich zu später domestiziertem Getreide haben Wildgetreidearten zudem relativ kleine Körner. Jahrzehntelange archäobotanische Forschungen haben gezeigt, dass durch den systematischen Anbau von Getreide nach und nach größere Körner und eine zähe Ähre selektiert wurden, die die Samen nach der Reife an der Ähre hält und so die Ernte effizienter macht.
„Die Domestizierung von Nutzpflanzen war ein äußerst variabler und langwieriger Prozess, der sich über mehrere Regionen Südwestasiens erstreckte“, sagt die Erstautorin der Studie, Dr. Jade Whitlam von der Universität Oxford. „In den vergangenen zehn Jahren hat die archäobotanische Forschung gezeigt, dass der Domestizierung eine lange Phase des ‚Anbaus vor der Domestizierung‘ vorausging. Es wird angenommen wird, dass diese Phase die Bedingungen schuf, die die Entwicklung wichtiger Domestizierungsmerkmale begünstigten.“
Frühere Studien haben größere Getreidekörner und das Vorkommen von Pflanzen, die später zu Unkräutern in Kulturfeldern wurden, an Fundstätten aus dem frühen Neolithikum als Beweis dafür interpretiert, dass die Menschen bereits den Boden bestellten und sie Pflanzen auf bestimmte Domestikationsmerkmale hin selektierten. Größere Körner, die an Fundstätten der südlichen Levante gefunden wurden, galten daher oft als früheste Hinweise auf Domestikation.
„In el-Hemmeh und Sharara blieben die Formen von Gerste und Emmerweizen in den frühesten Phasen der Jungsteinzeit noch ‚wild‘, ohne dass Hinweise auf domestizierte Formen vorlagen“, sagte Dr. Whitlam. „Dennoch variierte die Korngröße dramatisch und reichte von Körnern typischer Wildform bis hin zu Körnern, die in ihrer Größe mit domestizierten Getreidesorten vergleichbar waren. Gleichzeitig deutet die ökologische Analyse der mit diesen Getreidesorten vorkommenden Unkrautarten darauf hin, dass sie in wenig gestörten Umgebungen wuchsen. Das stellt die Vorstellung in Frage, dass größere Körner durch Anbaumethoden wie systematische Bodenbearbeitung selektiert wurden.“
Doch worauf waren diese unterschiedlichen Korngrößen zurückzuführen? Um das zu beantworten, führte das Team eine Analyse der stabilen Kohlenstoffisotope an den verkohlten Getreidekörnern durch. Die Zusammensetzung dieser Isotope lässt Rückschlüsse auf die Wachstumsbedingungen der Pflanzen zu.
„Interessanterweise weisen die Gerstenkörner, die in den Größenbereich domestizierter Körner fallen, Kohlenstoffisotopenwerte auf, die darauf hindeuten, dass sie unter feuchteren Bedingungen wuchsen“, sagt Co-Autor Dr. Pascal Flohr (CAU und Universität Oxford). Er hat in Jordanien umfangreiche Feldversuche durchgeführt, um den Zusammenhang zwischen Wasserstress und der Kohlenstoffisotopenzusammensetzung von Getreide zu ermitteln. „Im Gegensatz dazu weisen die kleineren Körner in Wildgröße Isotopenwerte auf, die darauf hindeuten, dass sie unter deutlich trockeneren Bedingungen gewachsen sind. Das zeigt, dass die Verfügbarkeit von Wasser einen großen Einfluss auf die Korngröße hatte.“
„Nachdem wir die archäobotanischen, unkrautökologischen und isotopischen Belege zusammengeführt hatten, wurde deutlich, dass die Umweltbedingungen eine weitaus bessere Erklärung für die beobachteten Schwankungen der Korngröße lieferten als die genetische Selektion im Rahmen der Bodenbearbeitung“, sagt Dr. Whitlam. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Fähigkeit von Getreide, sich je nach Umweltbedingungen unterschiedlich zu entwickeln, eher für die anfängliche Zunahme der Getreidekorngröße im frühen Holozän im südlichen Levantegebiet verantwortlich ist als genetische Veränderungen. Dies deutet darauf hin, dass die genetische Selektion zugunsten größerer Körner möglicherweise später stattfand als bisher angenommen.“
„Diese Studie verdeutlicht den Wert der Verbindung von langfristigen archäologischen Feldprojekten mit neuen analytischen Ansätzen. Durch die Integration von Erkenntnissen aus der Archäobotanik, der Analyse der stabilen Isotope und der Pflanzenökologie können wir völlig neue Fragen dazu stellen, wie sich der Übergang zur Landwirtschaft vollzogen hat. Insgesamt deuten die Ergebnisse darauf hin, dass pflanzenwirtschaftliche Praktiken der frühen Jungsteinzeit eher Teil der langen Geschichte der Nischenbildung durch Jäger und Sammler waren als Ausdruck einer radikal neuen Absicht zur Domestizierung“, fasst Cheryl Makarewicz zusammen, die die Ausgrabungen in el-Hemmeh und, gemeinsam mit Dr. Bill Finlayson (Uni Oxford), in Sharara geleitet hat.
Exzellenzcluster ROOTS an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Originalpublikation:
J. Whitlam, P. Flohr, A. Bogaard, M. Charles, B. Finlayson, & C.A. Makarewicz 2026. Developmental plasticity under human management shaped cereal evolution prior to domestication in the Early Holocene southern Levant, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 123 (32) e2535274123, https://doi.org/10.1073/pnas.2535274123
