Furnicile au învățat să lucreze cu ciupercile într-o lume în care numai ciupercile puteau prospera.
Acești băieți au făcut agricultură încă de înainte ca oamenii să fie o specie. Credit: pxhidalgo
Tindem să ne gândim la agricultura ca la o inovație umană. Dar insectele ne-au învins de milioane de ani. Diverse specii de furnici cooperează cu ciupercile, creându-le o casă, furnizându-le nutrienți și recoltându-le ca hrană. Acest lucru atinge vârful rafinamentului la furnicile tăietoare de frunze, care taie frunzișul și îl returnează pentru a-și hrăni ciupercile, care, la rândul lor, formează creșteri specializate care sunt recoltate pentru hrană. Dar alte specii de furnici cooperează cu ciuperci – în unele cazuri tulpini de ciuperci care se găsesc și ele crescând în mediul lor.
Studiile genetice au arătat că aceste relații simbiotice sunt foarte specifice – o anumită specie de furnici va coopera adesea doar cu o singură tulpină de ciupercă. O serie de gene care par să fi evoluat rapid ca răspuns la tulpini de ciuperci iau parte la această relație de cooperare. Dar a fost mai puțin clar cum a apărut inițial cooperarea, parțial pentru că nu avem o imagine bună despre cum arată rudele nedomesticate ale acestor ciuperci.
Acum, o mare echipă internațională de cercetători a realizat un studiu care urmărește relațiile dintre o mare colecție de ciuperci și furnici, oferind o imagine mai clară a modului în care a evoluat această formă de agricultură. Și istoria pe care o dezvăluie acest studiu sugerează că cooperarea dintre furnici și culturile lor a început după extincția în masă care a ucis dinozaurii, când puțin dincolo de ciuperci putea să prospere.
Urmărirea fermierilor
Una dintre caracteristicile cheie ale acestei lucrări este exhaustivitatea ei; a obținut ADN de la 475 de specii de ciuperci și 276 de specii de furnici. Acestea includ atât speciile agricole, cât și rudele lor apropiate care nu se angajează în această practică. În plus, cercetătorii au studiat peste 2.000 de gene de la fiecare dintre aceste specii pentru a estima care specii erau cele mai strâns legate între ele și când aceste specii s-au despărțit de un strămoș comun.
Utilizarea atâtor gene este critică, deoarece unele dintre aceste gene vor fi probabil evoluat rapid ca răspuns la condițiile modificate create de adoptarea agriculturii. Aceste gene au probabil mai multe mutații decât s-ar fi așteptat, în funcție de timpul dintre prezent și momentul în care specia s-a despărțit, făcând diviziunea să pară mai veche decât este de fapt. Prin studierea unui număr mare de gene, efectul oricăror valori aberante ca acesta este mult mai puțin probabil să distorsioneze analiza.
Cercetătorii defalcă analiza în funcție de tipul de agricultură practicat de fiecare specie de furnici. Unii dintre ei cresc drojdie, alții cresc un grup de specii numite ciuperci de corali, iar alții se angajează într-o formă mai sofisticată de agricultură care implică ciuperci care sunt mai adaptate la acest stil de viață. Furnicile tăietoare de frunze se încadrează în această din urmă categorie. Și, cu o singură excepție (un grup de tăietori de frunze care nu sunt în mod special înrudit cu niciunul dintre restul), toate aceste grupuri se grupează strâns împreună. Toate acestea sunt încorporate într-un grup mare care cooperează oportun cu ciuperci, dar nu se specializează în creșterea unei singure specii.
Atât fermierii de drojdie, cât și de ciuperci de corali sunt strâns legați unul de celălalt și fiecare derivă dintr-o singură specie ancestrală. Cele mai sofisticate specii agricole se grupează, de asemenea. Speciile de tăietori de frunze sunt intercalate cu acestea (în afară de acea excepție).
În ceea ce privește ciupercile, lucruri similare erau adevărate. Speciile de drojdie care sunt cultivate se grupează toate împreună. La fel și cu ciupercile de corali, deși există două tulpini sălbatice în acel grup de specii. Tulpinile care sunt cele mai adaptate agriculturii formează propriul lor grup, deși toate sunt strâns legate de tulpinile de drojdie, doar o singură tulpină sălbatică le separă. În cele din urmă, toate speciile crescute de tăietorii de frunze sunt într-un singur grup în cadrul acestui grup.
Timpul este totul
Urmărirea descendențelor furnicilor agricole până la cel mai recent strămoș comun al lor a arătat că strămoșul a trăit probabil extincția în masă de la sfârșitul Cretacicului – cea care a ucis dinozaurii. Cercetătorii susțin că cei doi erau aproape sigur înrudiți. Modelele actuale sugerează că a existat atât de mult praf în atmosferă după impactul care a declanșat extincția în masă, încât fotosinteza închis timp de aproape doi aniadică viață minimă a plantelor. În schimb, cantitatea uriașă de material mort ar permite ciupercilor să înflorească. Deci, nu este de mirare că furnicile au început să se adapteze pentru a folosi ceea ce le era disponibil.
Asta explică grupul imens de specii care cooperează cu ciupercile. Cu toate acestea, majoritatea speciilor care se angajează în agricultura organizată nu apar decât la aproximativ 35 de milioane de ani după extincția în masă, la sfârșitul Eocenului (adică cu aproximativ 33 de milioane de ani înainte de perioada actuală). Cercetătorii sugerează că schimbările climatice care au însoțit tranziția la Oligocen au inclus o uscare a Americii tropicale, unde au evoluat furnicile care produc ciuperci. Acest lucru ar reduce disponibilitatea ciupercilor în sălbăticie, potențial selectând capacitatea speciilor care ar putea înmulți speciile de ciuperci pe cont propriu.
Aceasta corespunde, de asemenea, originilor tulpinilor de drojdie folosite de furnicile de crescătorie, precum și celor mai specializate specii de ciuperci agricole. Dar nu ține cont de originea fermierilor de ciuperci de corali, care pare să fi avut loc aproximativ 10 milioane de ani mai târziu.
Lucrarea ne oferă o imagine mult mai clară a originii agriculturii la furnici și câteva ipoteze rezonabile cu privire la presiunile selective care ar fi putut duce la evoluția acesteia. Pe termen lung, însă, cel mai mare progres aici ar putea fi resursele generate în timpul acestui studiu. În cele din urmă, ne-ar plăcea să înțelegem baza genetică a schimbărilor în comportamentul furnicilor, precum și modul în care ciupercile s-au adaptat pentru a asigura mai bine fermierii lor. Pentru a face asta, va trebui să comparăm genomul speciilor agricole cu rudele lor libere. ADN-ul adunat pentru acest studiu va fi în cele din urmă necesar pentru a urmări aceste întrebări.
Science, 2024. DOI: 10.1126/science.adn7179 (Despre DOI).
John este editorul științific al Ars Technica. Are o licență în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când este separat fizic de tastatură, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru a comunica cu ghetele de drumeție.
-
1. X nu reușește să evite amenda pentru siguranța copiilor din Australia, argumentând că Twitter nu există
-
2. A doua rachetă Vulcan a ULA și-a pierdut o parte din propulsor și a continuat
-
3. Mii de sisteme Linux infectate cu malware ascuns din 2021
-
4. Ochelarii meta inteligenți pot fi folosiți pentru a doxa pe oricine în câteva secunde, arată studiul
-
5. Samsung actualizează telefoanele din cărămidă, oferind un memento dur asupra importanței backup-ului datelor
Comentarii recente