Gatersleben, Germany
24.09.2025
Barley is one of the world’s oldest cultivated plants, farmed for more than 10,000 years. Scientists have long believed it was domesticated in just one location. An international research team led by the IPK Leibniz Institute has revealed that modern barley has a “mosaic origin”, meaning it stems from several wild populations across the Fertile Crescent. The findings were published today in the prestigious journal Nature.
The research team conducted an in-depth study of the evolution and domestication of barley (Hordeum vulgare). They focused on so-called haplotypes - sections of DNA that are
inherited together and act like genetic “building blocks.” To trace barley’s history, the scientists analysed the genetic material of 682 barley accessions from the IPK genebank and
23 archaeological barley finds, including ancient charred grains up to 6,000 years old.
The team specifically studied 380 wild barley samples from regions across western and central Asia, and compared them with 302 samples of domesticated barley. Their goal: to
determine where and when key haplotypes were introduced into barley’s genome.
“Barley does not come from a single origin, as long time assumed,” says Yu Guo, first author of the study. “Instead, its genome is a fascinating mosaic composed of contributions from
five wild barley populations we studied in the Fertile Crescent and neighbouring areas.” The Fertile Crescent is considered the birthplace of agriculture, stretching from modern-day Iraq
through Turkey to Israel.
The cultivation of barley in this region began well before humans settled permanently - around 10,000 years ago, during the Neolithic Revolution - and continued for thousands of
years. “Some of the haplotypes essential for domestication, like the one for the non-brittle ear (so the grain doesn’t fall off the plant), appeared as early as 27,000 years ago, long time
before we see archaeological evidence of domesticated barley,” Yu Guo adds.
Barley’s spread beyond the Fertile Crescent was not straightforward. “This expansion was shaped by repeated gene flow between local wild populations and already domesticated
barley varieties - as well as by human migration and trade. This greatly influenced today’s genetic diversity,” says Dr. Martin Mascher, Head of the Domestication Genomics research
group at the IPK. All five wild barley populations examined contributed, though to different extents, to the gene pool of cultivated barley.
As agriculture spread from the Fertile Crescent about 8,500 years ago, domesticated barley split into three main lineages: A western lineage (Middle East and Europe), an eastern
lineage (Central and East Asia) and an Ethiopian lineage. Important genes associated with domestication traits - such as the non-brittle ear, six-row barley, or naked barley (grain
without a hull) - originated at different times and in different regions. For instance, the mutation for naked barley arose approximately 16,000 years ago.
Analysis of ancient DNA, especially from archaeological sites in Israel, added further insight. Barley grains from the Yoram Cave (6,000 years old), the Abi'or Cave (2,000 years old) and a
copper mine near Timna (3,000 years old) showed that genetic diversity increased over time, likely due to gene flow from other regions - driven by trade and human movement.
“These discoveries strengthen and add a genomic dimension to our findings of the 23,000-year-old cereal agriculture at the Ohalo site, on the shores of the Sea of Galilee. Together
they show that this region was central to plants’ domestication and underscore that our exceptionally well-preserved dry archaeological record is a rare botanical and genetic treasure trove that now opens the way to fresh lines of research and to questions that until recently were considered unsolvable,” says Prof. Ehud Weiss, Head of the Archaeobotanical Lab. at Bar Ilan University.
This new view of barley’s past helps researchers understand how crops adapt to different environments. Traits such as grain retention or ear shape evolved multiple times independently. “Our study shows how closely human history is linked with the history of cultivated plants,” says Dr. Martin Mascher. “Reading the DNA of barley is like reading several thousand years of human civilisation.”
Original publication:
Guo et al. (2025): A haplotype-based evolutionary history of barley domestication. Nature.
DOI: 10.1038/s41586-025-09533-7
Alte Pflanze, neue Erkenntnisse: IPK Team enthüllt „Mosaik-Abstammung“ der Gerste
Gerste zählt zu den ältesten Kulturpflanzen der Menschheit und wird seit mehr als 10.000 Jahren kultiviert. Lange Zeit wurde vermutet, dass sie an einem einzigen Ort domestiziert wurde. Eine neue Studie eines internationalen Teams unter Führung des Leibniz-Instituts für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) zeigt, dass die heutige Gerste aus verschiedenen Wildpopulationen im sogenannten Fruchtbaren Halbmond hervorgegangen ist. Sie besitzt also eine Art „Mosaik-Abstammung“. Die Ergebnisse der Studie wurden heute in der Fachzeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
Die Forschungsgruppe hat die Evolution und Domestizierung der Gerste (Hordeum vulgare) umfassend untersucht. Im Mittelpunkt ihrer Arbeit standen sogenannte Haplotypen, das sind Abschnitte des Erbguts, die über Generationen hinweg gemeinsam vererbt werden und wie „genetische Bausteine“ des Genoms funktionieren. Um die Geschichte der Gerste zu entschlüsseln, analysierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nicht nur die Erbinformationen von 682 Gersten-Akzessionen aus der Genbank des IPK, sondern auch von 23 archäologischen Gerstenfunden. Darunter auch uralte DNA aus verkohlten Körnern, die bis zu 6.000 Jahre alt sind.
Konkret untersuchte die Gruppe 380 Proben von Wildgerste aus verschiedenen Regionen West- und Zentralasiens. Diese Daten kombinierten sie mit den Ergebnissen der Analyse von 302 Proben domestizierter Gerste. Ziel war es, herauszufinden, wann und wo die jeweiligen genetischen Bausteine in das Erbgut der Gerste gelangt sind.
„Wir konnten zeigen, dass Gerste nicht, wie oft angenommen, einen einzigen Ursprungsort hat. Stattdessen ist ihr Erbgut ein faszinierendes Mosaik, das sich aus allen fünf verschiedenen wilden Gerstenpopulationen zusammensetzt, die wir im Fruchtbaren Halbmond und den angrenzenden Regionen untersucht haben“, erläutert Yu Guo, Erstautor der Studie. Der Fruchtbare Halbmond erstreckt sich in einem Bogen vom Irak über die heutige Türkei bis nach Israel und gilt als Wiege von Ackerbau und Viehzucht. Die Kultivierung von Gerste im Fruchtbaren Halbmond begann weit vor dem Beginn der Sesshaftigkeit der Menschen vor rund 10.000 Jahren - der neolithischen Revolution - und erstreckte sich über mehrere tausend Jahre. „Einige für die Domestikation wichtige Haplotypen, wie der für die nicht brüchige Ähre, sind bereits vor rund 27.000 Jahren entstanden, also lange bevor die frühesten archäologischen Funde der domestizierten Gerste datiert werden.“
Die spätere Ausbreitung der Gerste über den Fruchtbaren Halbmond hinaus war dann kein einfacher, linearer Prozess. „Dieser Prozess wurde maßgeblich durch wiederholten Genfluss zwischen lokalen Wildpopulationen und den bereits domestizierten Gersten sowie durch menschliche Migrationen und Handel geprägt, was zur heutigen genetischen Vielfalt geführt hat“, sagt Dr. Martin Mascher, Leiter der Arbeitsgruppe „Domestikationsgenomik“ am IPK. Alle fünf untersuchten Wildgerstenpopulationen trugen, wenn auch in unterschiedlichem Maße, zum Genpool der domestizierten Gerste bei.
Die Ausbreitung der Landwirtschaft vom Fruchtbaren Halbmond vor etwa 8.500 Jahren führte zur Aufspaltung der domestizierten Gerste in drei Hauptlinien: eine westliche (Naher Osten und Europa), eine östliche (Zentral- und Ostasien) und eine äthiopische. Auch die Gene für wichtige Domestikationsmerkmale, wie die nicht brüchige Ähre, sechszeilige Ähren oder Nacktgerste, stammen aus unterschiedlichen geografischen Regionen und Epochen. So entstand die „Nackt“-Mutation beispielsweise vor etwa 16.000 Jahren.
Die Analyse alter DNA-Proben, insbesondere aus Israel, lieferte jetzt zusätzliche Belege: Gerstenkörner aus der Yoram-Höhle (6.000 Jahre alt), der Abi’or-Höhle (2.000 Jahre alt) und einer Kupfermine bei Timna (3.000 Jahre alt) zeigen, dass die genetische Vielfalt in späteren Zeiten zunahm. Dies ist auf einen signifikanten Genfluss aus anderen Regionen zurückzuführen, der durch Handel und Völkerwanderungen erklärt werden kann.
„Diese Entdeckungen verstärken und erweitern unsere Funde zur 23.000 Jahre alten Getreidewirtschaft an der Ohalo-Stätte am Ufer des Sees Genezareth um eine genomische Dimension. Gemeinsam zeigen sie, dass diese Region im Zentrum der Pflanzendomestikation stand und unterstreichen, dass unser außergewöhnlich gut erhaltener, trockener archäologischer Befund ein seltenes botanisches und genetisches Schatzkästchen ist. Dieses eröffnet nun neue Forschungswege und Fragen, die bis vor Kurzem noch als unlösbar galten“, sagt Prof. Ehud Weiss, Leiter des Archäobotanik-Labors an der Bar-Ilan-Universität.
Diese neue Sicht auf die Geschichte der Gerste hilft, besser zu verstehen, wie Pflanzen an verschiedene Umweltbedingungen angepasst wurden. Wichtige Merkmale der Gerste - wie das Abwerfen der Körner oder die Gestalt der Ähren - haben sich mehrfach unabhängig voneinander entwickelt. „Unsere Studie zeigt, wie eng die Geschichte der Menschen mit der Geschichte ihrer Nutzpflanzen verknüpft ist. Wer in die DNA der Gerste blickt, der liest darin auch mehrere tausend Jahre Menschheitsgeschichte“, sagt Dr. Martin Mascher.
Original publication:
Guo et al. (2025): A haplotype-based evolutionary history of barley domestication. Nature. DOI: 10.1038/s41586-025-09533-7
Topics
Species
