【考古研究】農業可能起源於兩萬三千年前

■人類什麼時候開始學會種田的?過去考古學的證據說是一萬兩千年前。不過,最近在加利利海濱(Sea of Galilee)的發現,可能要把這個時間往前推個一萬一千年!

Ohalo II展覽照。©Hecht Museum
Ohalo II展覽照。©Hecht Museum

撰文|葉綠舒

當考古學家找到可能的古文明遺跡時,要怎麼判別「古人」們是過著狩獵/採集生活,或是農耕生活?

●「馴化症候群」?
在遺跡發現植物的種子/果實並不能代表古人的確已經開始種田,頂多意味著他們會把種子/果實帶回居住地食用或保存;如果在遺跡發現的種子/果實的大小、型態與野生種有別,這當然就代表著,住在這裡的居民們過著農耕生活。

這是所謂的「馴化症候群」(domestication syndrome)。由於人類有意識或潛意識的選擇,使得動/植物在被人類馴化後,型態會產生變化:如植物可食的部位(果實、葉片或根/塊莖)變大、動物則會出現體型變小以適應圈養的生活形態等。

但是這些變化並非一蹴可幾,而是要歷經數十代乃至數百代的繁殖與選拔才能達成。因此,是否有可能當我們發現古人類的遺跡時,雖然他們已經開始種植植物,但這些植物仍近似於野生種,使我們下了錯誤的判斷,認為他們還過著狩獵/採集的生活呢?

當然無法排除這個可能性,所以來自以色列的研究團隊開發了另一個判斷的標準:雜草!

●雜草?
是的。雖然農夫們提到雜草無不恨得牙癢癢的,但是這些農夫欲除之而後快的有害植物,其實也是在我們的農耕行為中,跟農作物一起演化出來的。

人類在種田的時候會翻土、施肥。翻土破壞了土壤結構,施肥使得土壤中的有機質組成改變。翻土破壞了土壤結構,使得植物為了適應翻鬆的土壤,必需要發展出快速的吸水能力;而施肥會使土壤中的特定礦物質(尤其是氮元素)大大增加。雖然氮元素是植物生長所必需,可是也並非所有植物都喜歡高氮的環境。

因此,人類在開始農耕後選出來的農作物品種,當然都是吸水能力佳、喜愛高氮肥環境的農作物;而能夠在農田裡活下來、與農作物競爭一席之地的雜草,當然也要發展出這些能力,而且一定要有過之而無不及,否則便不能與農作物一較長短囉!

但是很少研究者注意到雜草,或者說,試圖去研究雜草的演化。雖然大家都同意,在古文明的遺跡附近,如果伴隨著雜草種子大量出現,代表古人很有可能曾經在這個地區進行過農業行為;但是究竟雜草在何時何地發源,大家還是沒多大興趣。

●Ohalo II的發現
在這篇研究裡,研究團隊們找到了位於加利利海濱的Ohalo II。這個區域在過去一直都被水淹沒,直到連續幾年的乾旱使得湖水大幅下降後,才在1989年被發現。歷經六個季節的挖掘(1989-1991,1998-2001),研究團隊在當地找到六間小屋,其中四間非常仔細的研究過。

因為過去一直都被淹沒在水中,因此這個遺址保存得非常完整。在這些小屋中、以及周圍,研究團隊找到了大約有十五萬顆的種子。其中,超過三分之一是屬於禾本科(Poaceae),包括了野生的二粒麥(emmer wheat)、大麥(barley)與燕麥(oat)。小屋中也有將種子磨粉的工具,而許多種子就散佈在磨粉工具的周圍。

由垃圾堆裡面出現的候鳥的遺骸以及小屋中儲存的植物果實/種子,研究團隊認為,這裡的居民是定居社群。甚至還出現了家鼠(Mus musculus)與大鼠(Rattus rattus)呢!

在這十五萬顆種子中,有十分之一的種子來自十三種雜草。其中有九成三是毒麥(Lolium temulentum,darnel)以及玉米殃(Galium tricornutum)。

 

Illustration_Lolium_temulentum0這兩種植物是田裡常見的雜草,尤其是毒麥,因為結果前的型態與小麥極為相似,因此也被稱為「假麥」(false wheat)。農夫們對它深惡痛絕,因為當它被Neotyphodium屬的真菌感染後,果實會產生生物鹼(loline alkaloid),如果誤食會導致中毒,嚴重可以致命!因此,在收穫前必需要特別留意將它拔除。

這些雜草也曾在目前公認最早的農業發源地黎凡特(Levant)發現,但由於黎凡特附近找不到這兩種雜草,表示這兩種雜草可能並不是發源在當地。在Ohalo II發現大量的毒麥與玉米殃,顯示這兩種雜草可能的確是發源於此。

除了毒麥與玉米殃之外,研究團隊還辨認出了另外四種雜草:藜(Chenopodium album)、小花錦葵(Malva parviflora)、敘利亞薊(Notobasis syriaca)與水飛薊(Silybum marianum)。這四種雜草也是目前當地常見的雜草。

除了雜草以外,當然其它的九成都是農作物囉!除了前面提到的二粒麥、大麥、燕麥之外,還有豌豆、扁豆、杏仁、無花果、葡萄與橄欖。但是究竟有多少是來自人類的農業行為,有多少是採集而來就不得而知了。不過,研究團隊觀察到,有四分之一的二粒麥以及三成六的大麥的穗軸(rachises)出現馴化的禾本科植物的特徵:粗糙的斷裂痕跡。

 

野生種與馴化種的穗軸。 圖片來源:Plant Physiology and Development, 6th ed.
野生種與馴化種的穗軸。
圖片來源:Plant Physiology and Development, 6th ed.

由於人類在馴化植物的過程中,無意識地選擇了不會落果的突變種。但是野生種禾本科植物,在果實成熟後就會自然掉落。這是因為穗軸上有由薄壁細胞構成的離層(abscission zone),在果實成熟後就會自然衰老萎縮,讓果實掉落以完成傳播的目的。但是會落果的品種不利於收穫,因此在馴化的過程中,最後留在人類手中的是不落果的品系。不會落果當然在收穫後就需要把種子由穗軸上「打」下來,而這個過程會使得穗軸出現粗糙的斷裂痕跡。

過去的認定是,只要在遺址找到的農作物有十分之一出現這樣的特徵,大家就承認這些植物已被馴化。因此,在Ohalo II找到的大麥與二粒麥,應該的確是馴化的品系無誤。

綜合了所有這些證據,再加上研究團隊在當地小屋中找到燧石製成的鐮刀,在在都顯示了,Ohalo II的確有農業行為;而馴化品系的出現,也將農業起源的時間往前推了一萬一千年!

參考文獻:
1. Snir A, Nadel D, Groman-Yaroslavski I, Melamed Y, Sternberg M, Bar-Yosef O, et al. (2015) The Origin of Cultivation and Proto-Weeds, Long Before Neolithic Farming. PLoS ONE 10(7): e0131422. doi:10.1371/journal.pone.0131422
2. Plant Physiology and Development, Sixth Edition by Lincoln Taiz, Eduardo Zeiger, Ian M. Møller, and Angus Murphy, published by Sinauer Associates

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作者:葉綠舒 慈濟大學生命科學系助理教授,科教中心特約寫手,從事科普文章寫作。

 

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