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les métamorphoses du néolithiqueLa domestication du maïsles métamorphoses du néolithique - 01/12/2001 par Bruce Benz dans mensuel n°348 à la page 25 (2412 mots) | Gratuit
Le maïs n'existe pas à l'état sauvage : la solidité des épis empêche les grains de se ressemer seuls efficacement. Depuis plus d'un demi-siècle, botanistes, généticiens et archéologues débattent âprement de son origine naturelle et des étapes de sa domestication.
« Le SEIGNEUR Dieu l'expulsa du jardin d'Eden pour cultiver le sol d'où il avait été pris. » Genèse, 3, 23.
Pendant la plus grande partie de son existence, notre espèce s'est exclusivement nourrie des produits du charognage, de la chasse et de la cueillette. Certains de nos ancêtres n'ont commencé à pratiquer l'agriculture, et en particulier à se nourrir de plantes domestiques, qu'il y a seulement 10 000 ans environ. Pourquoi ont-ils ainsi changé de mode de vie ?
Pendant des décennies, nous avons cru que c'était une simple question de bon sens : l'agriculture permet de produire plus de nourriture par unité de surface. Cette augmentation de la production alimentaire était à la base du développement des villes, lui-même à l'origine de l'essor de l'art, de la religion, de la hiérarchisation politique et de l'administration. L'adopter, c'était aller dans le sens du progrès, vers une vie plus riche et plus confortable.
Dans les années 19601, nous avons toutefois compris que le passage de la vie de chasseurs-cueilleurs à celle d'agriculteurs n'apporte pas une amélioration immédiate, au contraire. Dans la Bible, c'est bien pour punir l'homme que Dieu l'oblige à cultiver la terre. L'agriculture permet certes d'accroître la production, mais au prix d'un accroissement parallèle des investissements en temps et en énergie.
Le passage d'un mode de subsistance à l'autre n'a donc probablement pas été soudain. Comment des hommes en auraient-ils décidé alors qu'ils ignoraient les bénéfices potentiels en termes culturels et sociaux ?
Une autre raison pour laquelle l'agriculture n'a pas pu apparaître brusquement est que les principales plantes cultivées ne sont pas présentes dans la nature. Nos ancêtres n'ont pas décidé du jour au lendemain qu'ils cultiveraient du blé, du riz ou du maïs, tout simplement parce que ces plantes n'existaient pas en tant que telles : elles sont issues d'ancêtres sauvages transformés par la domestication.
L'agriculture a été inventée indépendamment dans plusieurs régions du monde. Pour comprendre les étapes de cette invention et, peut-être, ses causes, nous devons chaque fois reconstituer la situation qui prévalait lorsque l'homme n'était encore que chasseur et cueilleur. Cela implique l'identification des ancêtres sauvages des plantes domestiques actuelles et de leurs régions d'origine.
Propositions botaniques. Dès 1883, le botaniste suisse Alphonse de Candolle, dans l' Origine des plantes cultivées , tente d'établir les zones d'origine de plusieurs plantes domestiques. Il se fonde en particulier sur l'identification des régions où ces plantes sont cultivées à son époque et de celles où les pratiques agricoles sont les plus diversifiées, sur la linguistique et, évidemment, sur les vestiges archéologiques. Au début du XXe siècle, un autre botaniste, le Russe Nicolaï Ivanovich Vavilov, parcourt le monde à la recherche de plantes cultivables utiles. Au cours de ses voyages, il comprend que la zone d'origine d'une plante est probablement celle où poussent le plus grand nombre de variétés de celle-ci. En suivant ce raisonnement, il situe en particulier l'origine du maïs en Mésoamérique*. Le cas du maïs est particulièrement intéressant. En effet, avec 600 millions de tonnes de grain récoltées en 1999, pour une valeur de 50 milliards d'euros, le maïs est aujourd'hui la deuxième ressource agricole dans le monde. C'est aussi sans doute la céréale sur laquelle sont pratiquées aujourd'hui le plus d'expérimentations, de sélections et de modifications génétiques. Pourtant, depuis le début des travaux sur les origines de cette plante, la polémique fait rage entre les spécialistes.
Comprendre le processus qui a conduit à la formation du maïs que nous connaissons aujourd'hui a donc un double intérêt. D'une part, c'est l'occasion pour les généticiens et pour les botanistes d'étudier l'apparition d'une espèce nouvelle, ce qui n'est pas si fréquent. D'autre part, si nous voulons comprendre pourquoi les occupants de la Mésoamérique sont un jour devenus agriculteurs, nous devons d'abord comprendre comment ils ont domestiqué le maïs.
Après Vavilov, plusieurs botanistes américains s'intéressent à l'origine du maïs, et certains émettent l'hypothèse que son ancêtre sauvage est la téosinte, une plante fourragère qui pousse notamment au Mexique et au Guatemala. Dans les années 1930, le généticien George Beadle en apporte les premiers indices : en croisant les deux plantes, il obtient en particulier des hybrides fertiles2.
A peu près à la même époque, Paul Mangelsdorf et Robert Reeves, de l'université A et M du Texas, concluent au contraire que la téosinte et le maïs sont trop différents pour que le second soit issu de la première. Le maïs aurait plutôt évolué à partir d'un ancêtre sauvage qui lui était morphologiquement identique3. En outre, la téosinte serait un hybride, issu d'un croisement entre le maïs et une autre plante proche, du genre Tripsacum . La controverse est lancée ! Beadle ne défend toutefois pas son point de vue immédiatement : il préfère se consacrer à la compréhension des relations fondamentales entre l'ADN et les protéines. Ces travaux lui valent le prix Nobel de physiologie et médecine en 1958. Mangelsdorf, en revanche, continue à rechercher des preuves de ses hypothèses. Dans ce but, il collabore en particulier avec l'archéologue Richard S. MacNeish.
L'intérêt de MacNeish pour l'origine de l'agriculture en Amérique le conduit à fouiller pendant des décennies nombre de grottes et d'abris sous roche. En 1963, il fait sa découverte la plus marquante, dans les grottes de Coxcatlan et de San Marcos de la vallée de Tehuacan, au Mexique : une centaine de restes d'épis de maïs, dont les plus anciens sont associés à des vestiges laissés par des chasseurs-cueilleurs et datés, indirectement, de 5600 avant notre ère4. Ce sont, à l'époque, les plus anciennes traces de maïs connues.
Maïs ancestral. Il n'y a pas de doute : les épis les plus anciens sont nettement plus petits que ceux du maïs moderne, mais ils ont la même morphologie. En particulier, leur rachis, l'axe qui porte les grains, est rigide et porte plusieurs rangées de grains, et la glume, qui enveloppe partiellement les grains est relativement molle. La téosinte, très différente, a un rachis souple qui ne porte que deux rangées de grains, et une glume très dure qui enveloppe complètement les grains voir la figure page suivante. Mangelsdorf et MacNeish sont persuadés d'avoir trouvé là l'ancêtre sauvage du maïs qui, selon eux, lui ressemblerait morphologiquement. MacNeish, qui est décédé accidentellement à la fin de l'année 2000, n'a jamais abandonné l'hypothèse initiale de Mangelsdorf selon laquelle la téosinte ne pouvait pas être l'ancêtre du maïs5.
De son côté, Beadle n'a jamais abandonné non plus l'idée que Mangelsdorf se trompait ! Dans les années 1970, il est plus que jamais convaincu que le maïs et la téosinte forment une seule et même espèce : la téosinte, la plante sauvage ancestrale, et le maïs, domestique, le descendant. Afin d'en trouver des preuves supplémentaires, il entreprend alors dans l'Etat mexicain du Guerrero des travaux de terrain baptisés : « Chasse à la mutation de la téosinte ». Avec des biologistes, des archéologues et des paysans mexicains, il collecte plus de 70 kilogrammes de graines de téosinte, qu'il examine une à une à la recherche de mutations : sans succès. Il utilise alors ces graines dans des cultures expérimentales, où il réalise des milliers de croisements, grâce auxquels il conclut que cinq gènes seulement seraient responsables des différences morphologiques entre la téosinte et le maïs.
A partir des années 1980, John Doebley, aujourd'hui à l'université du Minnesota, entreprend des études génétiques qui confirment et précisent les conclusions de Beadle. D'abord, il étudie les variations du génome du chloroplaste de la téosinte et du maïs, afin de reconstituer la phylogénie de ce dernier. Les mutations de ce génome sont malheureusement trop rares pour qu'il puisse conclure : ses résultats suggèrent seulement que des variétés de téosinte présentes dans le nord du Guerrero sont très proches du maïs. Puis, il analyse la variabilité des protéines dans les deux plantes, et il en déduit que les populations de téosinte qui poussent sur le flanc nord de la vallée de la rivière Balsas, dans l'Etat de Guerrero, sont statistiquement indiscernables du maïs mexicain.
Sélection génétique. En 1995, J. Doebley isole un gène responsable des différences entre les branches de la téosinte, qui sont longues et portent plusieurs inflorescences mâles et femelles, et celles du maïs, qui sont courtes et portent un seul épi6. La séquence de ce gène est beaucoup moins diversifiée dans le maïs que dans la téosinte, ce qui est cohérent avec l'hypothèse que le premier est le produit d'une sélection pratiquée sur la seconde. En domestiquant la téosinte, l'homme aurait en particulier favorisé des caractères contrôlés par ce gène. En outre, en 1999, en comparant ce gène parmi toutes les populations de téosinte, il conclut que les populations ancestrales de téosinte seraient encore présente