一日三餐，我们每天都会与谷物见面；离开餐桌，谷物似乎离我们很遥远。许多久居城市的朋友们，甚至渐渐变得“五谷不分”。谁知盘中餐，粒粒皆辛苦。谷物是如何从野草进化成今天的样子？从一粒种成长到一株谷经过了哪些历程？谷田里会有怎样的动物世界？中国的耕地能养活14亿人吗？江南大学食品工程博士，《中国食品产业地图》主编崔凯老师，将结合自然、科技、历史、诗歌和野趣，将用生动幽默的语言谈谈“盘中餐”和4000年的华夏农耕文明，讲述一段别开生面的《谷物的故事》。
谷物的起源
这个时代被称为狩猎采集时代。不过也有好处，疲于奔命的远古人类没有肥胖症，不用花钱办健身卡。
第一位农民
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远古时期的人类生活|Pixabay
在远古年代，谷物的祖先只是路边的狗尾巴草那样的植物。1万多年前，地球经历最后一次冰期，当时依靠采猎维生的人类渐渐发现，周围能采集到的果实和能捕猎到的动物越来越少。饿极了的远古先民开始尝试未被驯化的野生谷物，果实里富含能量的糖类物质给他提供了奔跑的力量。日久天长，对能量深深的渴望逐渐刻在DNA的记忆中，也塑造出人类喜欢甜食的天性。
有一天，一位先民把野草的种子收集起来拿回到定居点。他的本意也许只是做冬储粮，但零星洒落地面的种子却在来年给了他一个惊喜——长出新的植株，结出了果实。我们不知道他的名字，但他是历史上的第一位农民。那年头也不懂知识产权保护，这位先民顺手就把这个发现发了朋友圈。很快，更多人开始效仿他的创新之举，你有我有全都有。就这样，我们的祖先学会了将野生植物驯化成为可以栽培的农作物。土地上第一次出现大面积的谷田，并向四周延伸。古人逐水而居，有些村落和耕地远离水源，人们会建立引水灌溉系统。
有了种植谷物，一日三餐有了着落，人类逐渐进入到一种定居的生活方式，并开始驯化畜禽等动物，这个时代被称为农耕时代。人类在几百万年的进化过程中，饮食结构其实一直以肉类为主，也就是以脂肪和动物蛋白作为主要能源。进入农耕时代，人类的食谱开始出现大量的谷物。碳水化合物在饮食结构中的占比猛增到60%，而脂肪的占比则大幅度下降到20%。简言之，谷物吃得多了，肉吃得少了，这与过去几百万年发生了颠倒。这并非都是好事，多素少肉，加上熟食烹饪，人类牙齿的咬合力明显下降。随着糖类和碳水化合物摄入的增多，容易在酸性环境中生存的致龋细菌在口腔中“安营扎寨”，蛀牙率要高于原始人。
谷物的驯化
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同宗兄弟：狗尾巴草和小米
被驯化以后，本是“同宗兄弟”的谷物和野草的命运开始分化。野草是没人管的流浪儿，苦出身，只能自谋生路。种子离开植株后，随风顺水，听天由命，存活概率低。所以，野草一般会以种子数量取胜，一粒野草种子能够结出成千上万个后代种子。数量多，体积小，多子多福，总有几个能够落地生根活下来，繁衍生息。而谷物被驯化以后，则过上了“小少爷”一样的生活。农人会为它们播种、耕地、浇水、施肥、除草。有了人类的精心呵护，谷物不再像野草那样拼命“生娃”，开始优生优育，生出来的米娃娃数量少，个头大。
野生植物有一种很特别的落粒基因。种子在成熟之后，会从植株上自然脱落，掉落到地上，待到来年再萌发生长。这一过程对于世代繁衍至关重要。电影《哪吒之魔童降世》中的一句台词：我命由我不由天。每1万-10万棵野生植物中，就会有一株标新立异的“哪吒”，不走寻常路，落粒基因发生突变，变为不落粒基因。这次让植物“断子绝孙”的基因突变，却是人类的重大利好。
细如针的麦芒|pixabay
大家都听说过“针尖对麦芒”这句成语吧？其实很多谷粒上都长着芒刺，有着独特的功效。其一，谷物碰到天敌时不能像动物一样迅速逃跑，但位于谷粒尖端的芒就像骑士的长枪，鸟吃了以后会扎到喉咙，它就会去选择偷食其它物种的种子。其二，芒刺可以缓冲谷穗之间的碰撞，减少掉粒，而且在叶片间隔出空隙，便于空气流通，增加产量。芒刺还有一个好处，就是帮助籽粒附着在穿行而过的人和动物身上，“搭顺风车”去感受诗和远方，也许有机会飘落到一块肥沃的土地上落地生根。看起来，尽管谷物不会思考，但它们还是很聪明的。
古人的食谱
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“五谷”之说始于春秋战国，后来逐渐形成约定俗成的版本，即指稻、黍（shǔ）、稷（jì）、麦、菽（shū）五种作物，分别对应着今天的水稻、黄米、小米、小麦和大豆。秦汉以前称大豆为菽，英语的soybean,俄语的соя,法语的soya等都是“菽”的译音。在2500年前，因为抗旱、耐贫瘠、生长期短，黄米和小米曾是当时独领风骚的主粮。
到了公元前221年，秦始皇终于统一六国。回望历史，你能想象在2200年前的秦朝，人们都吃些什么吗？炊具多为陶器，将小米放入陶罐中煮熟就是一餐。别在厨房里找铁锅和钢勺，那年头根本就没有铁器，连青铜器都是奢侈品。老百姓的主食是小米，土豪家才有大米——当时在秦岭以南，才有水稻种植。餐桌上有鸡鸭鱼肉，但调料很稀缺，只有花椒和盐，可以做极简版的盖浇饭。别谈什么色香味，能吃饱就不错了。
主食没有包子和面条，因为一直到东汉末年（约公元200年），磨盘传入中国，小麦才被磨成面粉。也没有西红柿炒蛋和四川火锅，因为西红柿和辣椒直到16世纪末才传入中国。别想着喝52度的老白干，白酒蒸馏技术直到北宋才传入中国，秦朝时候的酒不会超过10度。绝对不敢有酱牛肉，因为在牛耕时代，牛是干活的主力，绝对是“国家一级保护动物”。杀耕牛轻则充军流放，重则杀头治罪。
大家想想，今天我们一餐简单的饭食，可能聚集了数千年来世界各地的驯化谷物：从西亚出产的麦类、葡萄，到美洲的玉米、西红柿和辣椒,再到非洲的西瓜和咖啡，以及中国的稻米、大豆和粟、黍等。这不仅仅是食物的汇聚,更是世界文明的嘉年华。
谷物与价值观
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种植水稻让人们团结，而种植小麦让人们孤立——这就是大米理论。
秋天的稻田（摄于吉林市孤店子镇铁路农场）
起源地之争
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如何确定一种谷物的起源地呢？中国的汉字始于3500年前，最早的古埃及文字始于5000年前，没有文字记载的年代被称为史前文明。谷物起源时，当然还没有文字记载，流传至今只有一些语焉不详的神话，像神农种谷、大禹治水等。相对于文字史料，考古发掘可以考证更久的年代。比如：很多学者坚持认为中国是水稻的起源地，依据是在浙江的河姆渡遗址，我们发掘出了7000年前的稻谷堆积层，据此认为早在7000前华夏先民就开始种植稻谷了。然而也有国际学者认为印度发现了很多野生稻种，水稻应该起源于印度。
河姆渡遗址发掘出来的的稻谷堆积层
种瓜得瓜，种豆得豆。今天我们知道，无论是漂亮的或者难看的，物种的性状都是由它的基因（DNA）决定的。大家在电视上经常看到寻亲节目：有些小孩从小被拐卖了，他们长大之后寻找生父生母。尽管并不知道出生地和父母的名字，通过基因检测，哪怕隔着千山万水，也依然能找到自己的生父生母。今天我们进入基因工程时代，也可以把水稻的种子拿过来分析它的基因序列。2018年，国际顶级期刊《NATURE》刊登了中国学者领衔完成的一项研究成果：他们对亚洲3010份水稻品种进行基因测序，代表了全球水稻种质资源约95%的遗传多样性。这项研究为育种专家提供了一份优良稻种的“基因地图”，也可以藉此推断谁是爷爷、谁是爹。研究结论是：籼稻和粳稻（水稻的两大亚种）在东亚（中国）、南亚和东南亚等地域是独立的多起源。
谷物的起源地在育种领域非常有价值。中国在杂交水稻领域能够处于国际领先地位，很重要的一个原因是我们有着很丰富的野生水稻种质资源。大家知道，我们中国有个“杂交水稻之父”袁隆平院士。1970年，他在海南发现了一株很特别的雄性不育野生稻种，终于实现了水稻“三系”杂交育种方案，培育出第一代杂交水稻。
育种专家希望培养出不同的作物品种，有的产量要高，有的是口感要好，有的能够抗旱、抗冷、抗病虫。要培养出这样的品种，需要找到具备相应性状的DNA。我们来打个比方：这是一个大型的汽车改装厂，如果是“发源地”，车库里有成千上万台不同款式的汽车。想让一台车具备某种性能，可以比较容易的在其它汽车上找到你所需要的零部件。如果说不是“发源地”，车库里都是拖拉机、自行车、坦克，你的汽车是绝版孤品，就很难找到匹配的零部件。所以一个谷物的发源地对一个国家的育种工作是非常重要的。
假如把地球46亿年的历史比作一天24小时的话，那么13:00植物在海洋里开始出现，并在21:30爬上陆地。22:10分，种子植物开始出现。200万多年的人类历史相当于最后的38秒,而人类种植谷物的1万年只是最后的0.2秒。悠悠岁月，沧海桑田。感恩厚德载物的大地和养育人类的谷物！
*本文根据作者在“杭州科学大讲堂”的科普讲座文稿整理修改而成。
作者名片
排版：凝音
参考文献：
[1]崔凯，从野草到米饭，“谷”往今来，餐桌上的粮食都经历了什么？“果壳”公众号，2019年2月13日
[2]卢宝荣，《民以食为天：一个影响了人类文明的基因》，“造就少年”公众号，2019年1月22日
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[4]游修龄，正确评价大豆对土壤和人体健康的作用，《科技通报》，1988年2期
[5]刘夙，水稻起源的战争：印度还是中国？“果壳”公众号，2015年10月15日
[6]WenshengWang等，Genomicvariationin3,010diverseaccessionsofAsiancultivatedrice.Nature（2018）4月25日
[7]ElsaAbdoun，欧美人和亚洲人的思维方式不同，原因竟在于农作物不一样，“新发现”公众号，2019年1月9日
[8]T.Talhelm等，Large-scalepsychologicaldifferenceswithinChinaexplainedbyriceversuswheatagriculture.《Science》（2014）344：603-608页
[9]星球研究所，《人类味道简史》，瞭望智库，2019年4月7日