Όταν οι άνθρωποι άρχισαν να καλλιεργούν περίπου 12.000 χρόνια πριν, άλλαξαν το μέλλον του είδους μας για πάντα. Οι πρόγονοί μας ήταν οικολογικοί πρωτοπόροι, ανακαλύπτοντας και καλλιεργώντας τις πιο πολύτιμες καλλιέργειες, κλιμακώνοντάς τις για να τροφοδοτήσουν ολόκληρες κοινότητες και μετατρέποντας τις άγριες καλλιέργειες τόσο θεμελιωδώς ώστε έγιναν εξαρτημένοι από τους ανθρώπους για την επιβίωσή τους. Η γεωργία, με τα λόγια του Genographic Project του National Geographic, "έσπειρε τους σπόρους για τη σύγχρονη εποχή".
σχετικό περιεχόμενο
- Μελετώντας τα μυρμήγκια "Nose" θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα αντιδραστήρια σφάλματος
- Πώς οι άνθρωποι βοήθησαν τα μυρμήγκια να εισβάλουν στον κόσμο
- Ήταν οι πρώτοι αγρότες του κόσμου;
Αλλά οι άνθρωποι καθυστέρησαν στο παιχνίδι. Μέχρι τη στιγμή που οι πρόγονοί μας είχαν ξεκινήσει την παγκόσμια νεολιθική επανάσταση, τα μυρμήγκια είχαν ήδη καλλιεργήσει μύκητες στα τροπικά δάση της Νότιας Αμερικής για 60 εκατομμύρια χρόνια. Αυτοί οι αγροί μάγοι χρησιμοποιούσαν εξελιγμένες τεχνικές που ανταγωνίζονται τις δικές μας - συμπεριλαμβανομένων των οικόσιτων καλλιεργειών που σήμερα είναι άγνωστες στη φύση και δεν μπορούν επίσης να επιβιώσουν χωρίς τους καλλιεργητές τους.
Τώρα οι ερευνητές του Smithsonian έχουν εντοπίσει πότε - και ίσως γιατί - τα μυρμήγκια ανέπτυξαν αυτές τις αξιόλογες τεχνικές καλλιέργειας. Με τη δημιουργία ενός εξελικτικού δένδρου μυρμηγκιών καλλιέργειας μυκήτων, αναφέρουν ότι η επανάσταση στη γεωργία των μυρμηγκιών μπορεί να ωθήθηκε από μια δραματική αλλαγή του κλίματος πριν από περίπου 30 εκατομμύρια χρόνια. Επιπλέον, τα συστήματα εκτροφής που προέκυψαν από αυτήν την επανάσταση ενδέχεται να έχουν ακόμη μερικά μαθήματα για τον άνθρωπο σήμερα.
Σήμερα, περίπου 240 είδη μυρμηγκιών-οι φυλλομετρητές μεταξύ τους- είναι γνωστό ότι καλλιεργούν μύκητες στην Αμερική και την Καραϊβική. Οι υπόγειες καλλιέργειες καυσίμων αποτελούν πολύπλοκες, γεωργικές κοινωνίες που δεν είναι μόνο βιώσιμες και αποδοτικές αλλά και ανθεκτικές στις ασθένειες και τα παράσιτα. Αυτοί οι φτωχοί αγρότες ενώνονται με μια κοινή στρατηγική: Κρηνοδοτούν για κομμάτια βλάστησης, αλλά δεν το τρώνε. Αντ 'αυτού, το χρησιμοποιούν για να θρέψουν τους πολύτιμους μύκητες τους, που αναπτύσσονται σε βιομηχανική κλίμακα.
Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι μύκητες απομονώνονται εντελώς σε υπόγειους κήπους, που βρίσκονται συχνά σε ξηρούς, αφιλόξενους οικοτόπους όπου οι άγριοι συγγενείς τους δεν μπορούν να επιβιώσουν. Ούτε μπορούν να ξεφύγουν, πράγμα που σημαίνει ότι οι άγριοι και οικιακοί μύκητες δεν μπορούν να συγκεντρωθούν και να ανταλλάξουν γονίδια. Ως αποτέλεσμα αυτής της απομόνωσης, οι εξημερωμένοι μύκητες εξελίχθηκαν σε πλήρη αλληλεξάρτηση με τους αγρότες τους. Από την πλευρά τους, τα μυρμήγκια βασίζονται τόσο πολύ στην καλλιέργειά τους, ότι όταν η κόρη της βασίλισσας ιδρύει μια νέα αποικία, παίρνει μαζί της ένα κομμάτι του μυκητιακού κήπου της μητέρας της για να ξεκινήσει τη δική της.
"Οι μύκητες που αναπτύσσονται δεν βρίσκονται ποτέ στο φυσικό περιβάλλον, είναι πλέον απόλυτα εξαρτημένοι από τα μυρμήγκια", εξηγεί ο εντομολόγος Ted Schultz, επιμελητής μυρμηγκιών στο Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Smithsonian. "Αυτό είναι σαν πολλές καλλιέργειες μας. Καλλιεργούμε πράγματα τόσο τροποποιημένα ώστε να υπάρχουν σε μορφές που δεν βρίσκονται πλέον στο φυσικό περιβάλλον ».
Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στις 12 Απριλίου στο περιοδικό Proceedings της Βασιλικής Εταιρείας Β, ο Schultz και οι συνεργάτες του χρησιμοποίησαν νέα γονιδιωματικά εργαλεία για να αποκαλύψουν τις ρίζες αυτής της ασυνήθιστης ρύθμισης. Ο Schultz και η ομάδα του δημιούργησαν ένα εξελικτικό οικογενειακό δέντρο μυρμηγκιών καλλιέργειας μυκήτων, χτυπώντας καταστήματα γενετικών δεδομένων για 78 είδη μυρμηγκιών και 41 είδη μη αγροτικών μυρμηγκιών. Οι περισσότεροι συλλέχθηκαν από τον ίδιο τον Schultz εδώ και δεκαετίες στον τομέα.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αυτό το γενετικό αρχείο - το οποίο περιελάμβανε τις αλληλουχίες DNA πάνω από 1.500 θέσεις γονιδιώματος για κάθε είδος - για λόγους πίσω από τα ζωντανά είδη και αναγνώρισε τους κοινούς προγόνους των σημερινών μυρμηγκιών. Υποστήριξαν αυτά τα γενετικά δεδομένα με μερικά βασικά απολιθώματα, τα οποία χρησιμοποιήθηκαν για να βοηθήσουν στη βαθμονόμηση των ημερομηνιών για τις αλλαγές που προέκυψαν στην ανάλυση DNA τους.
Με αυτά τα στοιχεία, ο Schultz ήταν σε θέση να ξετυλίξει όταν αυτά τα είδη μυρμηγκιών κατέστησαν την βασική εξελικτική πρόοδο στην πιο προηγμένη γεωργία - καθώς και να καταλήξουν σε μια θεωρία για το γιατί.
Ο Ted Schultz, επιμελητής των μυρμηγκιών με το Εθνικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας του Smithsonian, κατέχει μια εργαστηριακή φωλιά ενός χαμηλότερου μυρμηγκιού που καλλιεργεί μυρμήγκι ενώ στέκεται δίπλα σε μια εργαστηριακή φωλιά υψηλότερου μυκήτου που καλλιεργεί φύλλα κοπής. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Τα δεδομένα του DNA υποδηλώνουν ότι αυτό το άλμα συνέπεσε με δραματικές αλλαγές στο αρχαίο κλίμα. Τα μυρμήγκια φαίνεται να έχουν αναπτύξει προηγμένα συστήματα εκτροφής τους κάποια στιγμή μετά από ένα παγκόσμιο φαινόμενο ψύξης που άρχισε να χαμηλώνει τις θερμοκρασίες παγκοσμίως περίπου 35 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η προκύπτουσα μετατόπιση από τα δάση υγρής βροχής των προγόνων κυνηγών-συλλεκτών τους σε περιβάλλοντα ξηραντηρίων, γράφουν οι ερευνητές, μπορεί να έχουν προκαλέσει γεωργική καινοτομία καθώς τα μυρμήγκια διατηρούν τις ελεγχόμενες συνθήκες για να διατηρήσουν τους μυκητιακούς κήπους τους.
"Φαίνεται πως όποιος ήταν ο πρόγονος των ψηλότερων μυκητοκαλλιεργητικών μυρμηγκιών ζούσε σε ένα ξηρό ή εποχιακά ξηρό περιβάλλον", λέει ο Schultz. "Έτσι, αν τα μυρμήγκια αναπτύσσονται σε υγρούς οικότοπους που αγαπούν τους μύκητες και τα απομακρύνουν σε ένα στεγνό βιότοπο, αυτό είναι σαν τους ανθρώπους που παίρνουν ένα από τα οικιακά τους από τη γηγενή περιοχή τους."
"Γενικά, όταν εξημερώνουμε πράγματα που τα απομονώσαμε σε οικόπεδα και συλλέγουμε τους σπόρους από εκείνους που μας αρέσουν οι καλύτεροι και συνεχίζουμε να φυτεύουμε αυτούς τους σπόρους", συνεχίζει. "Αν έχετε έναν μύκητα του οποίου οι συγγενείς ζουν όλοι μέσα σε ένα υγρό δάσος και το παίρνετε σε ένα στεγνό βιότοπο, δεν μπορεί να ξεφύγει πια ... Με την πάροδο του χρόνου, απομονωμένο για εκατοντάδες χιλιάδες ή εκατομμύρια χρόνια, αυτό είναι αρκετά καλό ευκαιρία για εξημέρωση. "
Αλλά οι μύκητες δεν ήταν οι μόνοι που πέρασαν ένα μετασχηματισμό. Ταυτόχρονα, η γενεαλογία των μυρμηγκιών άρχισε να διαφοροποιείται σημαντικά. Τα γονιδιώματα τους μετατοπίστηκαν κατά τη διάρκεια της μετάβασης από τη συλλογή κυνηγών στη γεωργία και πάλι όταν υιοθετήθηκαν υψηλότερες μορφές εκτροφής μυκήτων. Οι Schultz και συνεργάτες σημείωσαν σε προηγούμενη έρευνα ότι τα μυρμήγκια πιθανόν έχαναν την ικανότητα να κάνουν ένα βασικό αμινοξύ, αργινίνη, επειδή είχαν έτοιμη πηγή στους μύκητες - και έχουν πλέον γίνει εξαρτημένοι από αυτή την πηγή.
Οι μυκολόγοι που μελετούν το ίδιο σύστημα ίσως το θεωρούν ως ένα μέσο στο οποίο οι μύκητες χρησιμοποίησαν τα μυρμήγκια, και όχι το αντίστροφο. "Μπορεί να ακούγεται κακό για τους μύκητες, αλλά είναι προς όφελός τους. Όλες οι ανάγκες τους τείνουν να ", λέει η Diana Six, Παντομίτης του Πανεπιστημίου της Montana. "Νομίζω ότι οι μύκητες πραγματικά χειραγωγούν την κατάσταση επίσης."
Οι έξι, που δεν συμμετείχαν στη μελέτη, προσθέτουν ότι ο Schultz και οι συνάδελφοί του μπόρεσαν να διδάξουν μια περίπλοκη εξελικτική ιστορία που δεν υποστήριζε πολλές προηγούμενες παραδοχές - δηλαδή ότι η εξέλιξη των μυκήτων που αγαπούν την υγρασία θα είχε οδηγήσει σε πιέσεις σε υγρά τροπικά δάση όπου ζούσαν. "Η ιδέα ότι με αυτά τα συμβιωτικά πρέπει να υπάρχει κάτι που ενισχύει αυτή την ιδιαιτερότητα και ότι η απομόνωση έχει οδηγήσει σε αυτή την εξαιρετική εξάρτηση ... Έχει πολύ νόημα» λέει ο Έξι. "Αλλά χρειάζεται να σκέφτονται λίγο έξω από το κουτί για να βρουν αυτές τις απαντήσεις".
Η προηγμένη γεωργία, όπως αναμένετε, διαφέρει από τις ανθρώπινες προσπάθειες με λίγους προφανείς τρόπους (λιγότεροι ελκυστήρες, για έναν). Ωστόσο, ο Schultz πιστεύει ότι μπορούμε να μάθουμε κάτι από τα δύο από την παρατήρηση του πώς ένα από τα λίγα άλλα είδη της φύσης, συμπεριλαμβανομένων των τερμιτών, των σκαθάρια και των μελισσών, καθαρίζει τις καλλιέργειες τους.
Για παράδειγμα: Όπως μερικοί βιομηχανικοί αγρότες, τα μυρμήγκια καλλιέργειας μυκήτων αναπτύσσουν ένα μόνο είδος καλλιέργειας. Ωστόσο, καταφέρνουν να το κάνουν χωρίς να υποκύπτουν σε εχθρούς όπως ασθένειες ή παράσιτα που απειλούν τις ανθρώπινες καλλιέργειες όταν χάσουν τη γενετική ποικιλότητα. Τα μυρμήγκια επιτυγχάνουν αυτό το αξιοσημείωτο κατόρθωμα κρατώντας τους υπόγειους χώρους κήπου πεντακάθαρα για να περιορίσουν την πιθανότητα εμφάνισης ασθένειας και δημιουργώντας ένα είδος φυσικού αντιβιοτικού που δρα ως παρασιτοκτόνο, πολεμώντας έναν παρασιτικό μύκητα που απειλεί την πηγή τροφής τους.
Αυτές οι στρατηγικές διατηρούν αποτελεσματικά τους παθογόνους παράγοντες, αλλά δεν τις καταστρέφουν, όπως οι άνθρωποι τείνουν να κάνουν, μερικές φορές χωρίς νόημα. Αντ 'αυτού, τα μυρμήγκια έχουν επιτύχει μια βιώσιμη ισορροπία που οι άνθρωποι θα κάνουν καλά να παρατηρήσουν, λέει ο Schultz.
"Αυξάνουν την μονοκαλλιέργεια, αλλά υπάρχουν όλα τα είδη βακτηρίων και άλλων μικροβίων που μπορεί να είναι καλοήθεις ή και ευεργετικές", λέει ο Schultz. "Είναι σαν ένα μικρό οικοσύστημα που καλλιεργούν." Ομοίως, στην ανθρώπινη καλλιέργεια, "όταν καλλιεργούμε μια καλλιέργεια δεν μεγαλώνουμε μόνο κάτι σαν το καλαμπόκι", προσθέτει. «Αναπτύσσουμε επίσης όλα αυτά τα μικρόβια στο έδαφος και πιθανότατα υπάρχει ένα βέλτιστο οικολογικό μίγμα μικροβίων που είναι το καλύτερο για υγιές έδαφος και υγιές καλαμπόκι».
Η θέση της αποικίας των μυρμηγκιών στο μεγαλύτερο τοπικό οικοσύστημα μπορεί επίσης να κρατήσει μερικά μαθήματα για τους αγρότες, σημειώνει ο Schultz. Σκεφτείτε μια αποικία των φυλλομετρητών ως ένα ενιαίο μεγάλο βόσκον σπονδυλωτό: Το συνδυασμένο βάρος μιας αποικίας είναι παρόμοιο με αυτό μιας αγελάδας και μπορεί να καταναλώνει παρόμοιες ποσότητες τοπικής βλάστησης σε παρόμοια χρονική περίοδο.
"Γιατί δεν απλά σβήνουν όλη τη βλάστηση σε μια περιοχή και πρέπει να κινηθούν;" ρωτάει. Ένας λόγος είναι ότι η τοπική βλάστηση εξελίχθηκε επίσης σε συγχρονισμό με τις αποικίες. Ένα δέντρο που βόσκουν μέχρι θανάτου από τα μυρμήγκια μπορεί να αρχίσει να εκφράζει μια τοξίνη που καθιστά τα φύλλα του δυσάρεστα στους μύκητες των μυρμηγκιών, προκαλώντας τους να προχωρήσουν ώστε το δέντρο να μπορεί να αναγεννηθεί.
"Δεν το κάνουν σκόπιμα. δεν είναι σαν να επιλέγουν συνειδητά να μην αποδεκατίσουν ένα δέντρο ", προσθέτει." Αλλά ένα ολόκληρο τοπικό οικοσύστημα και όλοι οι οργανισμοί σε αυτό έχουν εξελίξει σε ένα είδος σταθερού κράτους, το οποίο παράγει αυτό το είδος αειφόρου γεωργίας. "Από ο μικρότερος από εμάς, φαίνεται, μπορούν να προκύψουν μεγαλύτερα μαθήματα.
