Когато хората започнаха да се отглеждат преди около 12 000 години, те промениха бъдещето на нашия вид завинаги. Нашите предци са били екологични пионери, откривайки и отглеждайки най-ценните култури, мащабирайки ги, за да изхранват цели общности и трансформират дивите култури толкова фундаментално, че стават зависими от хората за оцеляването си. По думите на Генографския проект на National Geographic „сеят семената за съвременната ера“.
Свързано съдържание
- Изучаването на мравка "Носове" може да доведе до по-добри репеленти за бъгове
- Как хората помогнаха на мравките да нахлуят в света
- Мравки ли бяха първите фермери в света?
Но хората закъсняха за играта. По времето, когато нашите предци са лансирали променящата се в света неолитна революция, мравките вече са отглеждали гъби в южноамериканските тропически гори в продължение на 60 милиона години. Тези мачови земеделски магьосници използваха сложни техники, които ни съперничат - включително домашните култури, които днес са непознати по природа и също не могат да оцелеят без своите култиватори.
Сега изследователите от Смитсониан са определили кога - и може би защо - мравките са разработили тези забележителни техники за отглеждане. Създавайки еволюционно дърво на мравки, отглеждащи гъби, те съобщават, че революцията в селското стопанство на мравки може да е била породена от драматична промяна в климата преди около 30 милиона години. Нещо повече, системите за земеделие, възникнали от тази революция, все още могат да имат няколко урока за хората днес.
Днес около 240 вида атинови мравки - листопадните растения сред тях - са известни с отглеждането на гъби в Америка и Карибите. Подземните им култури подхранват сложни, базирани в селското стопанство общества, които са не само устойчиви и ефективни, но и устойчиви на болести и вредители. Тези слаби земеделски стопани са обединени от обща стратегия: те се хранят за парченца растителност, но не я ядат. Вместо това го използват за подхранване на ценните си гъбички, които отглеждат в индустриален мащаб.
В тези случаи гъбите са напълно изолирани в подземни градини, често разположени в сухи, негостоприемни местообитания, където дивите им роднини не могат да оцелеят. Нито могат да избягат, което означава, че дивите и домашните гъби не могат да се съберат и да разменят гени. В резултат на тази изолация опитомените гъби са се развили в пълна зависимост от своите мравки. От своя страна мравките разчитат до голяма степен на реколтата си, че когато дъщеря на кралица открива нова колония, тя взема със себе си парче гъбична градина на майка си, за да започне своя собствена.
„Гъбичките, които отглеждат, никога не се срещат в дивата природа, сега са напълно зависими от мравките“, обяснява ентомологът Тед Шулц, уредник на мравките в Националния природонаучен музей на Смитсън. „Това е като много от нашите култури. Ние култивираме неща, които са толкова силно модифицирани, че съществуват във форми, които вече не се срещат в дивата природа. "
В проучване, публикувано на 12 април в списанието Proceedings of the Royal Society B, Шулц и неговите колеги използват нови геномни инструменти, за да разкрият корените на тази необичайна подредба. Шулц и неговият екип създадоха еволюционно родословно дърво на мравки за отглеждане на гъби, като подслушват запасите от генетични данни за 78 вида мравки, отглеждащи гъби и 41 вида мравки без земеделие. Повечето са събрани от самия Шулц през десетилетия на полето.
Изследователите използват този генетичен запис - който включва ДНК последователностите на над 1500 места на генома за всеки вид - за да разсъждават назад от живите видове и да идентифицират общите предци на днешните родословни мравки. Те обосновават тези генетични данни с няколко основни вкаменелости на мравки, които са били използвани за калибриране на датите за промените, открити в техния ДНК анализ.
С тези данни Шулц успя да разгадае кога тези видове мравки направят ключовия еволюционен напредък към по-напредналото земеделие - както и да излезе с теория защо.
Тед Шулц, уредник на мравки от Националния природонаучен музей на Смитсониън, държи лабораторно гнездо на мравка с по-ниска растяща гъбичка, докато стои до лабораторно гнездо на по-високи мравки, растящи листата. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Данните на ДНК предполагат, че този скок съвпада с драматичните промени в древния климат. Изглежда мравките са разработили своите модерни системи за отглеждане някъде след като глобалното събитие за охлаждане започна да понижава температурите в световен мащаб преди около 35 милиона години. Резултатът от преминаването от влажните дъждовни гори на предците им на ловци-събирачи към суха среда, пишат изследователите, може да предизвика селскостопански иновации, тъй като мравките поддържат контролираните условия, за да поддържат растежа на гъбичните си градини.
„Изглежда, какъвто и да е прародител на по-високите, отглеждащи гъби мравки, живееше в сухо или сезонно сухо местообитание“, казва Шулц. „Така че, ако мравките отглеждат мокри хабитатни гъбички и ги извеждат в сухо местообитание, това е нещо като хората, които извеждат едно от своите домашни животни извън родния му обхват.“
„Като цяло, когато опитомяваме нещата, ние ги изолираме в парцели и прибираме семената от онези, които ни харесват най-добре, и продължаваме да засаждаме тези семена“, продължава той. "Ако имате гъбичка, чиито роднини живеят във влажна гора, и я отнесете в сухо местообитание, тя вече не може да избяга ... С течение на времето, изолирана за стотици хиляди или милиони години, това е доста добро възможност за опитомяване. "
Но гъбите не бяха единствените, които преминаха през трансформация. В същото време родословната мравка започна значително да се диверсифицира. Техните геноми се изместиха по време на преминаването от лов-събиране към земеделие и отново, когато бяха приети по-високи форми на отглеждане на гъби. Шулц и колеги отбелязват в предишни изследвания, че мравките вероятно са загубили способността да произвеждат ключова аминокиселина, аргинин, тъй като те са имали готов източник в гъбичките и сега са станали зависими от този източник.
Миколозите, изучаващи същата система, могат да я разглеждат като тази, при която гъбите са използвали мравките, а не обратното. „Може да звучи доста зле за гъбичките, но и в тяхна полза. Всичките им нужди са склонни да казва “, казва Даяна Шест, ентомологът от Университета в Монтана. „Мисля, че гъбите наистина манипулират и ситуацията.“
Шест, който не е участвал в изследването, добавя, че Шулц и колегите му са успели да разкъсат една сложна еволюционна история, която не подкрепяше много предишни предположения, а именно, че еволюцията на влаголюбивите гъбички щеше да се ръководи от натиска във влажни тропически гори, където са живели. "Идеята, че с тези симбиози трябва да има нещо, което налага тази специфика и тази изолация е довела до тази крайна зависимост ... Това наистина има много смисъл", казва Шест. „Но е необходимо хората да помислят малко извън кутията, за да намерят такива отговори.“
Развитието на селското стопанство за мравки, както може би очаквате, се различава от човешките усилия по няколко очевидни начина (по-малко трактори за един). И все пак Шулц вярва, че можем да научим нещо или две от наблюдението как един от малкото други видове земеделие - включително термити, бръмбари и пчели - лекува своите култури.
Например: Както някои промишлени фермери, мравките, отглеждащи гъби, отглеждат един вид култура. Те обаче успяват да го направят, без да се поддават на врагове като болест или вредители, които заплашват човешките култури, когато загубят генетично разнообразие. Мравките постигат този забележителен подвиг, като запазват подземните си градински помещения без блясък, за да ограничат възможността от болести и като произвеждат един вид естествен антибиотик, който действа като пестицид, борейки се с паразитни гъбички, които заплашват хранителния им източник.
Тези стратегии ефективно контролират патогените, но не ги премахват, както хората са склонни да правят, понякога без смисъл. Вместо това мравките са постигнали устойчив баланс, който хората биха били добре да спазват, казва Шулц.
„Те отглеждат монокултура, но има всякакви бактерии и други микроби, които могат да бъдат доброкачествени или дори полезни“, казва Шулц. „Това е като малка екосистема, която те култивират.“ По подобен начин в човешкото земеделие „когато отглеждаме култура, ние не просто отглеждаме нещо като царевица“, добавя той. „Ние също отглеждаме всички тези микроби в почвата и вероятно има оптимална екологична смес от микроби, която е най-добрата за здрава почва и здрава царевица.“
Мястото на колонията на мравки в по-голямата местна екосистема може също да проведе няколко урока за човешките фермери, отбелязва Шулц. Помислете за колонията на листни дървета като единичен голям пашащ гръбначен гръб: Комбинираното тегло на колонията е подобно на това на крава и може да изразходва сходни количества местна растителност за подобен период от време.
„Защо просто не заличат цялата растителност в даден район и не трябва да се преместят?“, Пита той. Една от причините е, че местната растителност също се е развила в синхрон с колониите. Дърво, което се пася до смърт от мравки, може да започне да отделя токсин, който прави листата му неудобни за гъбичките на мравките, което ги кара да се движат, така че дървото да може да се регенерира.
„Не го правят умишлено; не е като те съзнателно избират да не осечат дърво, "добавя той." Но цяла местна екосистема и всички организми в нея са еволюирали в някакво стабилно състояние, което произвежда този вид устойчиво земеделие. " най-малкият сред нас, изглежда, могат да излязат по-големи уроци.
