普通小麦：农田植物的演化奇迹

史军

在粮食世界中，有一些可以称之为奇迹的存在。比如袁隆平院士研究出的杂交水稻和影响世界历史的马铃薯。但是，很少有人知道，我们平常吃的小麦其实也是这样一种存在，是大自然和人类共同努力的结果。农田里，一场生物演化和文化交流的“大戏”正拉开帷幕……

普通小麦：多个物种的结晶

在7000年前，中东地区的农夫就开始收集和种植小麦了。不过，那时的小麦并不是我们今天吃的小麦，而是野生的一粒小麦。跟现在的小麦相比，一粒小麦的产量要低得多，但是，比其他野生禾草要多很多。

在种植过程中，一粒小麦同农田边的拟斯卑尔脱山羊草杂交，产生出二粒小麦。细心的农夫把这些籽粒更饱满的种子收集起来，开始播种。再后来，不安分的二粒小麦又同田边的粗山羊草交流了一下“感情”，于是它们的爱情结晶，真正改变世界食物格局的普通小麦诞生了。

冲破生殖隔离的幸运植物

在讲述普通小麦演化过程之前，我们先要了解一个概念——生殖隔离。生殖隔离指不同种群之间在自然条件下不能交配，或者即使能交配也不能产生后代或不能产生可育性后代。

植物的生殖隔离通常有两种途径：一是避免自己的花粉落在其他植物的雌蕊之上。很多兰花精于此道，它们会“雇佣”特定的传粉动物，让动物把花粉放在特定的位置，来实现精准投递。二是即使奇奇怪怪的花粉落在雌蕊上，产生意外的结合，下一代也很快就会死去。比如各种靠风传播的植物，包括小麦、水稻以及各种禾本科植物。

小麦属和山羊草属植物杂交形成普通小麦示意图

生物的染色体就像汽车的4个车轮，左边一组来自父亲，右边一组来自母亲。每种动物染色体的数量和形态都不一样，这就好比，不同汽车的车轮大小是不一样的。但是同一辆车，只有装配大小相同的车轮，才能正常行进。不同的物种拥有不同的染色体组。比如骡子继承的两组染色体，一组来自马，一组来自驴。这就如同一辆车，配备了大小不同的轮子一样。但是在骡子产生精子或卵子的时候，两组染色体要重新进行分组和配对，这就是染色体的自由组合规律。就如同大小车轮“杂糅”到一起，汽车必然无法行驶。这就是骡子不能繁育后代的原因。

神奇的染色体加倍事件

由此看来，禾本科植物之间也应该有严格的生殖隔离。那么，普通小麦是如何从3个物种的结合中产生的呢？

这就要提到染色体加倍事件。分别来自物种A和物种B的染色体的杂交物种AB，无法顺利产生精子或卵子。换句话说，拥有奇数染色体组的情况下，无法正常产生精子和卵子。人类培育出的三倍体无籽西瓜就是利用了这个原理，获得了没有种子的果实。

但是，在特殊情况下，细胞分裂时，染色体也随之分裂，由于没有纺锤丝（牵拉染色体分离的蛋白质细丝）把细胞拉向两极，故染色体仍留在细胞中央，成为一个重组核。同时，由于无法形成细胞的初生壁，导致整个细胞没有分裂，而仅仅是染色体一分为二，便形成了染色体加倍。

普通小麦并不是一个简单的、一成不變的物种（绘图/ 骆玫）

小麦体内的3套染色体

通过染色体加倍事件，就出现了双倍染色体AABB。而拥有这种染色体的生物就可以繁育可育性后代了。普通小麦在演化过程中就经历了这样的事件，拥有了6组染色体，被称为异源多倍体。

特殊果实催生特殊厨艺

小麦籽粒的营养非常丰富，但是要想获取其中的能量却不是一件容易的事情。因为与绝大多数麦类作物一样，小麦的籽粒有着特殊的结构——丰富的淀粉和蛋白质的胚乳被一层结实的外壳（种皮和果皮愈合在一起）包裹了起来。直接生嚼小麦籽粒并不是一个明智的做法，要想获取营养，就必须剥开这层外皮。

2015年，意大利佛罗伦萨大学的科学家在意大利南部发掘出了一块石板。这块石板还残留着一些燕麦淀粉结晶。科学家经研究发现，大约3.2万年前，这块石板的主人使用它来磨碎燕麦，显然是为了更好地食用这些籽粒。

通过在显微镜下进行的进一步观察，研究者们还发现出现膨胀、糊化迹象的淀粉颗粒。这表明，古人在研磨这些谷物之前曾对它们进行过加热处理。研究者指出，加热可能是为了让新鲜谷物更快干燥，同时方便研磨加工。

小麦的籽粒被一层结实的外壳包裹着

这块石板的发现，将人类制造面粉的时间向前推了一大步。可以说，人类祖先在还没有锅碗瓢盆这些厨具的时候，就已经在制造面粉了。而制造面粉的目标，就是为了更好地获取禾本科作物籽粒中的能量。

大约在4000年前，小麦进入中国新疆地区。但是进入中原又是1000年之后的事情了。原因是到了汉朝之后，石磨加工技术逐渐传入中原地区，小麦才被有效地转化成面粉，最终变成了面条的“鼻祖”汤饼，以及馒头的“鼻祖”炊饼。至此，人们对于小麦的追求不再局限于填饱肚子，还有更好的口感和卖相。

小麦的演化与传播不仅丰富了我们的餐桌，更催化了食品加工技术的发展。了解到它神奇的历史之后，我们是不是就更应该珍惜每一粒粮食了呢？

知识拓展 

馒头和面条：小麦在中国的终极形态

为什么西方人把小麦变成了面包，而中国人把小麦变成了面条和馒头？也许你认为这只是口味和饮食文化的差异。但是，这里面存在着一个本质的问题——那就是燃料和水决定了烹饪形态。

先说燃料的问题。面包需要用“烤”的方式烹饪，面条和馒头需要用“煮”和“蒸”。中国古代建筑对木材的需求量极大，再加上农田开垦，可利用的优质燃料就更少了。因此使用烤这样的烹饪方式就不合适了，毕竟不是什么木材都适用。

提高燃料利用效率的方式就是，通过加热水来烹调食物，这就是所谓的“煮”了。中国古代的制陶技术和青铜技术发展得很快，自然在煮的器皿上不是问题。

其实中国人在接触面粉之前，就学会了“蒸”这种技术。但是黄河流域的水不宜直接煮，因为有一些土腥气。如果换成蒸的话，就没有这么多问题了。靠近山区的居民习惯“煮”，而靠近平原江河的居民多用“蒸”，就是出于这个原因。