Vom Teosinte zum Mais: 9000 Jahre Züchtung
Vertiefung zum ThemaBeispiele der Züchtung
Ein buschiges Gras mit winzigen Ähren, deren Körner in steinharten Hüllen stecken – daraus soll der Maiskolben entstanden sein? Lange hielten selbst Fachleute das für unmöglich. Heute weiß man: Teosinte ist der Vorfahr des Maises, und die Geschichte dieser Verwandlung zeigt besser als jedes andere Beispiel, wie Züchtung funktioniert.
Einfach erklärt
Diese Seite vertieft das Thema „Beispiele der Züchtung“. Teosinte ist ein Wildgras aus Mexiko. Es ist der Vorfahr von Mais. Die Pflanze ist stark verzweigt wie ein Busch. Ihre Ähren tragen nur sechs bis zwölf Körner. Jedes Korn steckt in einer steinharten Hülle. Bei der Reife fallen die Körner einzeln ab.
Vor etwa 9.000 Jahren beginnen Menschen im Süden Mexikos mit der Auslese. So entsteht der Mais. Teosinte und Mais gehören trotzdem zur selben Art. Sie lassen sich kreuzen. Wenige Gene haben eine große Wirkung. Das Gen tb1 bremst die Seitentriebe. Eine Variante vom Gen tga1 sorgt beim Mais dafür, dass die harte Hülle fehlt.
Das Wichtigste:
- Die ersten Bauern wählen oft Varianten aus, die es schon in der Teosinte gibt.
- Maiskörner fallen nicht ab. Ohne Menschen kann sich Mais kaum vermehren.
- Wildverwandte wie Teosinte sind eine wichtige Reserve an Genen.
Merke: Mais entsteht vor etwa 9.000 Jahren durch Auslese aus der Teosinte.
Kurz gesagt
Teosinte ist ein Wildgras aus Mexiko und der direkte Vorfahr des Maises. Erbgutvergleiche zeigen, dass Menschen den Mais vor etwa 9.000 Jahren im Süden Mexikos aus einer einzigen Teosinte-Form domestiziert haben, der Balsas-Teosinte (Zea mays ssp. parviglumis). Teosinte und Mais gehören zur selben Art und lassen sich kreuzen. Wenige Gene mit großer Wirkung, etwa tb1 für die Verzweigung und tga1 für die Kornhülle, erklären einen großen Teil der Unterschiede; viele weitere Gene kamen hinzu.
Das lernst du hier
- die Unterschiede zwischen Teosinte und Mais beschreiben,
- Belege für Ort und Zeit der Mais-Domestikation nennen und auswerten,
- mit einer Mendel-Rechnung erklären, wie man die Zahl der beteiligten Gene abschätzt,
- aus der Geschichte des Maises allgemeine Prinzipien der Züchtung ableiten und beurteilen.
Was ist Teosinte?
Teosinte ist der Sammelname für mehrere wilde Gräser der Gattung Zea, die in Mexiko und Mittelamerika wachsen. Für die Geschichte des Maises sind zwei Unterarten wichtig: die Balsas-Teosinte (Zea mays ssp. parviglumis) aus dem warmen Tiefland am Fluss Balsas im Südwesten Mexikos und die Hochland-Teosinte (Zea mays ssp. mexicana). Mais und diese Teosinten haben die gleiche Chromosomenzahl, sehen unter dem Mikroskop gleich aus und bilden miteinander voll fruchtbare Nachkommen. Biologisch gehören sie deshalb zu einer einzigen Art.
Auf dem Feld würdest du Teosinte trotzdem nie für Mais halten. Die Pflanze verzweigt sich stark wie ein Busch. Ihre weiblichen Ähren sind nur wenige Zentimeter lang und tragen etwa sechs bis zwölf Körner in zwei Reihen, jedes in einem steinharten Gehäuse aus verholzten Spelzen. Bei der Reife zerfällt die Ähre, und die Körner fallen einzeln zu Boden – perfekt für eine Wildpflanze, die sich selbst aussät, schlecht für Menschen, die ernten wollen.
Wo und wann entstand der Mais?
Lange stritten Fachleute darüber, ob Mais mehrfach an verschiedenen Orten entstanden ist – so groß ist die Vielfalt der alten Landsorten. Eine Studie von Yoshihiro Matsuoka, John Doebley und Kollegen aus dem Jahr 2002 beendete die Debatte weitgehend. Sie untersuchten 264 Pflanzen von Mais und Teosinte an jeweils 99 Erbgut-Markern (Mikrosatelliten) und erstellten daraus einen Stammbaum. Ergebnis: Aller Mais geht auf eine einzige Domestikation im Süden Mexikos vor etwa 9.000 Jahren zurück. Sein nächster wilder Verwandter ist die Balsas-Teosinte. Von dort breitete sich der Mais auf zwei Hauptwegen über Nord- und Südamerika aus.
Archäologische Funde passen zu diesem Bild:
Domestikation
Erbgutvergleiche datieren die Entstehung des Maises aus der Balsas-Teosinte in diese Zeit.
Erste Spuren
Stärkekörner und Kieselkörperchen (Phytolithe) von Mais auf Steinwerkzeugen aus der Felsnische Xihuatoxtla im Balsas-Tal.
Älteste Kolben
Winzige Maiskolben aus der Höhle Guilá Naquitz in Oaxaca, die ältesten in ganz Amerika.
Weltkulturpflanze
Mais wächst auf allen bewohnten Kontinenten, von den Tropen bis nach Nordeuropa.
Weil Mais, Kürbis und Bohnen in dieser Region in Kultur genommen wurden, zählt Mexiko zu den wichtigsten Ursprungszentren unserer Kulturpflanzen. Mehr Beispiele, wie Auslese aus Wildpflanzen Gemüse und Getreide gemacht hat, findest du unter Beispiele der Züchtung.
Wie man die Schlüsselgene fand
Dass Teosinte der Vorfahr ist, vertrat der spätere Nobelpreisträger George Beadle schon in den 1930er-Jahren. Viele Kollegen hielten den Unterschied aber für zu groß. Beadle griff deshalb nach seiner Emeritierung zu einem klassischen Mendel-Experiment: Er kreuzte Mais mit Teosinte, kreuzte die F1-Pflanzen untereinander und zählte in der F2, wie viele Pflanzen wieder genau wie einer der Eltern aussahen. Es war etwa eine von 500. Daraus schloss er nach der Spaltungsregel, dass sich Mais und Teosinte nur in wenigen Genorten mit großer Wirkung unterscheiden – nach seiner Schätzung etwa fünf. Die Rechnung kannst du in Aufgabe 2 selbst nachvollziehen.
Später machten Forschende um John Doebley die Gene dingfest, indem sie verfolgten, welche DNA-Abschnitte in Kreuzungsnachkommen zusammen mit typischen Maismerkmalen vererbt werden. Zwei Funde sind besonders wichtig:
- tb1 (teosinte branched1): Das Gen bremst das Auswachsen von Seitentrieben. Beim Mais ist es stärker aktiv. Ein Grund dafür ist ein springendes Gen (Transposon) namens Hopscotch in einem Steuerabschnitt vor dem Gen, das als Verstärker wirkt. Diese Variante ist mindestens 10.000 Jahre älter als der Mais selbst – die ersten Bauern wählten also eine Variante aus, die in der wilden Teosinte schon selten vorkam.
- tga1 (teosinte glume architecture1): Dieser Genort steuert, ob das Korn in einem harten Gehäuse eingeschlossen ist. Beim Mais sind die Bestandteile des Gehäuses noch vorhanden, ihre Entwicklung ist aber so verändert, dass das Korn frei auf dem Kolben liegt.
Daneben fanden die Forschenden viele Gene mit kleinerer Wirkung, etwa für Kornzahl, Kolbengröße und Inhaltsstoffe. Die Verwandlung vom Gras zum Kolben war also das Werk weniger großer und vieler kleiner Schritte.
Merke
Mais wurde vor etwa 9.000 Jahren in Südmexiko aus der Balsas-Teosinte domestiziert. Wenige Gene mit großer Wirkung wie tb1 (Verzweigung) und tga1 (Kornhülle) erklären einen großen Teil der Unterschiede. Oft wählten die Bauern Varianten aus, die in der Wildpflanze schon vorhanden waren (stehende Variation).
Was die Teosinte über Züchtung lehrt
- Kleine genetische Änderung, große WirkungWenn ein Gen die Bauweise der ganzen Pflanze steuert, kann eine einzige Variante das Aussehen grundlegend verändern. Deshalb sehen Mais und Teosinte so unterschiedlich aus, obwohl sie zur selben Art gehören.
- Auslese braucht vorhandene VielfaltDie ersten Bauern erfanden keine neuen Gene, sondern reicherten seltene, nützliche Varianten an – genau wie Züchter heute.
- Domestikation macht abhängigEin Maiskolben lässt seine Körner nicht fallen; ohne Menschen, die säen, würde Mais schnell verschwinden.
- Wildverwandte sind eine GenreserveTeosinten tragen Allele, die dem Mais verloren gegangen sind, etwa für Anpassungen an Böden und Klima. Genbanken bewahren sie deshalb auf.
Wusstest du?
Seit einigen Jahren wächst Teosinte als Unkraut in Maisfeldern in Spanien und Frankreich. Eine Studie von 2020 zeigte: Die Pflanzen stammen von einer Hochland-Teosinte aus Mexiko, haben aber in Europa Erbgut von hiesigem Mais aufgenommen – darunter ein Blühzeit-Gen, das sie an die langen Sommertage anpasst, und in Frankreich sogar eine Herbizidresistenz. Genfluss vom Mais hat das Wildgras hier also erst zu einem erfolgreichen Unkraut gemacht.
Ganz anders verlief die Geschichte bei einer anderen Kulturpflanze: Sie wird seit Jahrtausenden fast nur vegetativ vermehrt, also ohne Samen. Warum das riskant ist, zeigt die Seite Warum (fast) alle Bananen Klone sind.
Typische Fehler
- „Teosinte ist eine andere Art als Mais.“ Biologisch nicht – beide bilden voll fruchtbare Nachkommen und werden als Unterarten von Zea mays geführt.
- „Die Bauern haben die nötigen Mutationen abgewartet.“ Oft falsch – wichtige Varianten wie die von tb1 gab es schon in der Teosinte.
- „Ein Gen hat Teosinte in Mais verwandelt.“ Zu einfach – wenige Gene haben große Wirkung, viele weitere Gene tragen kleinere Anteile bei.
- „Mais ist überall in Amerika unabhängig entstanden.“ Die Erbgutdaten sprechen für eine einzige Domestikation in Südmexiko.
Vertiefung Oberstufe: Selektion im Erbgut erkennen
Wenn Menschen über viele Generationen immer Pflanzen mit einer bestimmten Variante eines Gens auswählen, wird diese Variante häufiger, bis sie in der Kulturform fast überall vorkommt. Benachbarte DNA-Abschnitte auf demselben Chromosom werden dabei mitgerissen, weil sie gekoppelt vererbt werden (genetisches Trampen, englisch hitchhiking). Das Ergebnis ist ein selektiver Sweep: In der Umgebung des ausgewählten Gens ist die genetische Vielfalt der Kulturpflanze stark verringert, während sie in der Wildform hoch bleibt.
Genau so lassen sich Domestikationsgene aufspüren, ohne vorher das Merkmal zu kennen. Man sequenziert viele Mais- und Teosinte-Pflanzen und sucht Abschnitte, in denen der Mais auffällig einheitlich ist. Bei den meisten bekannten Hauptgenen ist der verarmte Bereich klein, weil die Rekombination über Tausende Generationen die Kopplung zu weiter entfernten Abschnitten gelöst hat. Eine Studie von 2009 fand aber auf Chromosom 10 einen Bereich von etwa 1,1 Millionen Basenpaaren mit mehr als 15 Genen, der bei der Domestikation fast seine ganze Vielfalt verloren hat – ein Zeichen für besonders starke Selektion.
Zusätzlich hat der Mais insgesamt einen Teil der Vielfalt der Teosinte verloren, weil die Domestikation mit einer begrenzten Zahl von Pflanzen begann. Dieser Flaschenhals wirkt auf das ganze Erbgut, ein Sweep dagegen nur auf die Umgebung eines selektierten Gens. Wie sich Flaschenhälse auf Allelhäufigkeiten auswirken, erklärt die Seite Flaschenhalseffekt und Gründereffekt.
Fachbegriffe
- Teosinte
- Wildgräser der Gattung Zea aus Mexiko und Mittelamerika; die Balsas-Teosinte ist der Vorfahr des Maises.
- Domestikation
- Umwandlung einer Wildpflanze oder eines Wildtiers in eine Kulturform durch menschliche Auslese.
- tb1
- Gen, das das Auswachsen von Seitentrieben hemmt; beim Mais stärker aktiv.
- tga1
- Genort, der steuert, ob das Korn in einem harten Gehäuse eingeschlossen ist.
- stehende Variation
- Genetische Varianten, die in einer Population bereits vorhanden sind, bevor Selektion einsetzt.
- selektiver Sweep
- Verlust genetischer Vielfalt rund um ein Gen, auf das stark selektiert wurde.
Aufgaben
AFB I Wissen wiedergeben AFB II Anwenden AFB III Beurteilen
- AFB IBeschreibe anhand von Abb. 1 drei Unterschiede zwischen Teosinte und Mais.
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Teosinte ist stark verzweigt, ihre langen Seitentriebe enden in männlichen Rispen; Mais hat einen Haupttrieb, die Seitentriebe sind kurz und tragen Kolben. Teosinte-Ähren haben 6 bis 12 Körner in zwei Reihen, Maiskolben Hunderte Körner in vielen Reihen. Teosinte-Körner stecken in harten Hüllen und fallen bei Reife ab; Maiskörner liegen frei und bleiben am Kolben.
- AFB IIBerechne Beadles Schätzung: Unterscheiden sich Mais und Teosinte in n unabhängigen Genorten, ist in der F2 an jedem Genort mit der Wahrscheinlichkeit 1/4 der Mais-Genotyp reinerbig. Bestimme den Anteil der F2-Pflanzen, die einem der beiden Eltern gleichen, für n = 4, 5 und 6 und vergleiche mit dem Befund „etwa 1 von 500“.
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Maisgleich: (1/4)n, teosintegleich ebenso; zusammen 2 · (1/4)n. n = 4: 2/256 ≈ 1/128. n = 5: 2/1024 ≈ 1/512. n = 6: 2/4096 ≈ 1/2048. Der Befund von etwa 1/500 passt am besten zu etwa fünf Genorten. Einschränkung: Das Modell nimmt unabhängige, gleich starke Gene an; tatsächlich wirken viele weitere Gene mit kleinem Effekt mit.
- AFB IIErkläre, warum die Variante von tb1 mit dem Transposon für die frühen Bauern so wichtig war, obwohl sie älter ist als der Mais.
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Das Transposon verstärkt die Aktivität von tb1, wodurch Seitentriebe kurz bleiben und die Pflanze ihre Kraft in wenige große Kolben steckt. Diese Variante kam in der Teosinte bereits selten vor. Die Bauern wählten unbewusst Pflanzen mit diesem Merkmal aus und vermehrten sie, sodass die Variante im Mais häufig wurde. Selektion wirkte also auf stehende Variation, nicht auf eine neue Mutation.
- AFB IIWerte die Daten der Zeitleiste aus: Warum liegen zwischen der genetisch datierten Domestikation und den ältesten Kolben fast 3.000 Jahre?
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Pflanzenreste wie Kolben bleiben nur unter günstigen Bedingungen erhalten, etwa in trockenen Höhlen; früheste Spuren sind daher selten und zufällig gefunden. Mikroreste wie Stärkekörner reichen weiter zurück (8.700 Jahre). Zudem ist die genetische Datierung eine Schätzung mit Unsicherheit. Die frühen Kolben waren winzig, die Domestikation war ein langsamer Prozess.
- AFB IIIBeurteile die Aussage: „Weil schon die ersten Bauern das Erbgut des Maises stark verändert haben, ist Gentechnik nichts grundsätzlich Neues.“
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Dafür spricht: Auch Domestikation veränderte das Erbgut tiefgreifend, wenige Genvarianten mit großer Wirkung wurden angereichert. Dagegen spricht: Die Bauern wählten aus vorhandener Vielfalt innerhalb einer Art und über Jahrtausende aus; Gentechnik kann Gene über Artgrenzen übertragen und gezielt in kurzer Zeit verändern. Ob das „grundsätzlich neu“ ist, hängt vom Maßstab ab: naturwissenschaftlich (Ergebnis im Erbgut) oder methodisch und gesellschaftlich (Geschwindigkeit, Kontrolle, Eigentum). Ein begründetes Urteil wägt beide Ebenen ab.
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Quellen & Stand
- Matsuoka, Y. u. a. (2002): A single domestication for maize shown by multilocus microsatellite genotyping. PNAS 99(9).
- Piperno, D. R. u. a. (2009): Starch grain and phytolith evidence for early ninth millennium B.P. maize from the Central Balsas River Valley, Mexico. PNAS 106(13). · Piperno, D. R.; Flannery, K. V. (2001): The earliest archaeological maize from highland Mexico. PNAS 98(4).
- Studer, A. u. a. (2011): Identification of a functional transposon insertion in the maize domestication gene tb1. Nature Genetics 43.
- Doebley, J. (2004): The genetics of maize evolution. Annual Review of Genetics 38.
- Le Corre, V. u. a. (2020): Adaptive introgression from maize has facilitated the establishment of teosinte as a noxious weed in Europe. PNAS 117(41).
Stand: Oktober 2026.