Под навеса на дъждовната гора нисък рев от насекоми се натрупва до периодични полумесеци, тъй като листата с цвят на кестеняви и мандарини, по-големи от чиниите за вечеря, се спускат надолу от клоните отгоре. Ала мака и тукани с жълти рици издават развратни обаждания. Капуциновите маймуни спускат детрит от дърветата върху четирима биолози, които си пробиват път по протежение на дъждовна гора на Амазонка, само на няколко часа път северно от Манаус, Бразилия. В този широк тракт на джунглата, който се движи непрекъснато на стотици километри до венецуелската граница, те търсят улики, за да обяснят едно изключително еволюционно събитие.
Свързано съдържание
- EO Wilson настоява утрешните учени да търсят неоткритите богатства на Земята
Някъде близо до това място преди 50 милиона години, след изчезването на динозаврите, някои видове мравки започнаха да се култивират и да се хранят с гъбички. От всички животни на земята само тези конкретни мравки, няколко вида бръмбари и термити - и, разбира се, хора - отглеждат собствена храна. По някакъв начин това ново племе мравки, атините, премина - антропоморфно - от ловещи събирачи до фермери. Как и защо го направиха, остава мъчителна загадка.
Тед Шулц, изследователски ентомолог от Националния природонаучен музей на институцията Смитсън, коленичи с интензивността на молител на входа на гнездо на мравки. Той има моп от катранено-черна коса и очи, които приличат на големи дървени въглища на кълбо зад дебели лещи. Обектът на неговия интерес е гнездо на листни дървета, най-показателното от атинските мравки.
Двайсет фута нагоре наблизо дърво на тромпет, мравките, поставени върху прясно покълнали листа, отворени мандибули, издълбани елегантни полумесеци. Те натоварват тези резници, които тежат до десет пъти повече, отколкото правят, през гърба и се отправят към дома, течвайки обратно надолу по дървото по вълнообразна линия, не за разлика от група от подскачащи пиано. От малко разстояние мравките, облечени в стилни неоново-зелени шапки, изглеждат да танцуват.
Други потоци от листорезчета текат от сенките през крехки, умиращи листа, в прочистване на песъчлива почва от вермилион около кратери в мръсотията. Те се издигат покрай по-големи мравки с огромни мандибули, които стоят бдителни близо до входа на гнездото, изчезват в дълги криви подземни канали, които се отварят към хиляди камери, разпростиращи се надолу и навън през твърда мръсотия.
Милиони мравки в площ с размер на малка спалня запълват гнездата. Веднъж влезли в камерите, листоверзите пускат тежестта си. Малките градински мравки поемат. Те почистват, подрязват и оформят краищата на листата, намазват собствените си секрети по тях и разрошват повърхностите. Върху тези парченца листа, които подреждат в чисти редове, мравките след това поставят парченца от домашни гъби.
Шулц и неговият близък сътрудник Улрих Мюлер, поведенчески еколог от Тексаския университет в Остин, смятат, че способността на листопроизводителите да отглеждат и събират гъбички е близка до човешкото селско стопанство. Те дори предполагат, че хората имат какво да научат от мравките, посочвайки неотдавнашното откритие, че атините използват антибиотици, за да контролират болестите в градините си. „Някога опитвали ли сте се да запазите нещо в тропиците без вредители за повече от няколко секунди?“, Казва Шулц. „Това е невероятно постижение.“ Може би, предполага той, внимателното проучване на мравките ще даде начин на хората да се борят с болестта или да се занимават с по-устойчиво земеделие. „Тези мравки имат положителна обратна връзка - 50 милиона години устойчиво земеделие“, казва Шулц.
Този забележителен запис изглежда особено трогателен тук, в дъждовната гора. По време на задвижването на север по новата магистрала на 1000 километра от Манаус до Каракас се забелязва развитие на рибено-костния модел на развитие, който депонира големи участъци от Амазонка, като във всяка посока се разхлабват нови мръсотии. За разлика от това, "листоверзите не изкривяват нещата", отбелязва Шулц. „Бихте могли да си представите много сценарии, при които гнездата на мравки в тези гори просто стават все по-големи и по-големи, където те биха пренесли това селско стопанство до степен, в която биха насочили цялата система. Но те не го правят. "
Шулц и Мюлер се завърнаха в Амазонка, за да се опитат да разберат как първата мравка - майката на всички градинари мравки - започна да отглежда храната на колонията си. Как изглеждаше тя? Как се държа тя? И как, по дяволите, тя успя да управлява такава знаменателна трансформация?
Човеците са били заинтригувани от мравки на листни дървета от векове. Древната хроника на маите на Попол Вух отпразнува своите умения за интелигентност и комуникация. Чарлз Дарвин при първото си посещение в тропическата гора на Бразилия беше поразен от тяхната повсеместност и работливост. „Добре утъпканите пътеки се разклоняват във всяка посока, по която може да се види армия от непосилни фуражи“, пише той през 1839 година.
Няколко десетилетия по-късно великият английски натуралист Хенри Уолтър Бейтс, отбелязвайки индустрията и изяществото на лесарите в своето майсторско произведение от 1863 г. „Натуралистът на реката Амазони“, също регистрира по-невероятна гледка - тази на местните фермери, които считат мравките за „ужасни вредители. ”Бейтс, както и други наблюдатели, смяташе, че листоверзите използват резниците си като защита от дъжд. (Наричат ги още мравки-чадъри.) На инженер и самоук еколог Томас Белт беше нужно най-накрая да разбере как всъщност се използват листата. По време на минна операция в Никарагуа, Белт разкопа две гнезда на листни дървета. За негова изненада той успя да намери няколко признака на отрязани листа. След внимателно разглеждане на гъбесто-кафявия материал, запълващ камерите, обаче Белт забеляза „подразделени на части парчета листа, изсъхнали до кафяв цвят и обрасли и леко свързани заедно с минута бяла гъбичка., , "Листорезите, пише Белт през 1874 г., " в действителност са производители на гъби и ядещи. "
Не след дълго Уилям Мортън Уилър, деканът на изследванията за мравки в Харвард, написа цяла книга за производителите на гъби. И Едуард О. Уилсън, който по-късно ще наследи Уилър като превъзходен учен за мравки в Харвард, нарече листопадници „сред най-напредналите от всички социални насекоми“.
Но изследователите, които се опитват да разберат по-добре пробивните наблюдения на Белт, се сблъскват с големи препятствия, особено когато става въпрос за идентифициране на вида гъби, които мравките растат. Учените обикновено идентифицират гъбички чрез спорофора си, частта от растението, която произвежда спори. В мравоядните градини обаче спорофорите рядко са в доказателства по причини, които остават неясни. „Сякаш мравките са кастрирали гъбата“, обяснява Шулц. (По същество мравките размножават гъбичките, като вземат резници.) Липсвайки метод за идентифициране на видовете гъби, учените пропускали половината история.
Тук стоят нещата, когато Мюлер и Шулц за първи път преминават пътеки в CornellUniversity в края на 80-те години. Там те се обединиха със специалистите по гъбички Игнасио Чапела, сега в Калифорнийския университет в Бъркли, и Стивън Рехнер от Министерството на земеделието на САЩ в Белтсвил, Мериленд. Чапела извади отделни щамове гъбички от мравките градини и ги поддържаше живи. Използвайки техники за молекулярна генетика, Рехнер след това описа разликите между различните щамове. Шулц съпостави тези резултати със своя ДНК анализ на свързаните мравки. През 1994 г. четворката публикува проучване в списание Science, което документира взаимодействието между гъбички и мравки. „Вече е ясно - писаха те, - че произходът на поведението на отглеждане на гъби е изключително рядко събитие, възникнал само веднъж в еволюционната история на мравките.“ Най-сложните атини, смятат изследователите, се разпространяват. един род гъбички за поне 23 милиона години.
В последващ доклад четири години по-късно Мюлер, Рехнер и Шулц модифицират приетата мъдрост, твърдейки, че атиновите гъби често представляват различни видове - а не само един, който преминава при установяване на кралици от гнездо до гнездо. По-„примитивните“ атини, писали учените, понякога споделят гъбите си помежду си, дори и с далечно свързани видове мравки - версия, предполагат биолозите, за сеитбообращението. „Можем да покажем, че провалът на реколтата е основен проблем в живота им“, обяснява Мюлер. „Те правят същото, което са правили хората, отивайки при съседите да намерят заместител, понякога го крадат, понякога прекаляват и убиват и съседите. Това сме показали в лабораторията. Следващото логично нещо е да го потърсите сред природата. “
Умението на учените за оприличаването на мравуняк с човешкото селско стопанство привлече критици. Наоми Пиърс, специалист от Харвард по взаимодействия между мравки и растения, похвали работата им на терен, но смята, че превръщането на мравките в земеделски производители може да пренесе нещата твърде далеч. „Проблемът е, че можете да се хванете в капан от метафората“, казва тя. Мравките, разбира се, не развиват съзнателно селското стопанство. Проектирането на човешко намерение върху мравки, казва Игнасио Чапела, може да заслепи изследователите за причините, поради които мравките правят това, което правят.
Докато Мюлер и Шулц работеха върху връзката на мравките с гъбички, екип от биолози от Университета в Торонто забелязаха и се чудеха за наличието на устойчива и разрушителна плесен, наречена Escovopsis, в атиновите градини. Как беше, попитаха те, че този мощен паразит не е прекалявал редовно гнездата на атините? Отбелязвайки бял прах от долната страна на атинските мравки, те в крайна сметка го идентифицират като вид бактерии, Streptomyces, които секретират антибиотици. Антибиотиците поддържаха есковопсиса на разстояние. По-важното е, че правеха това през дълги периоди от време, без Есковопсисът да стане напълно устойчив.
Може да има вид „поетапна надпревара с оръжия“, казва Камерън Къри, един от изследователите в Торонто (сега в Университета в Канзас), в който атиновите антибиотици непрекъснато се приспособяват към всяка резистентност, изградена в Escovopsis . Паразитът не се изтрива изцяло, но нито гъмжи гнездото. Кюри сега се опитва да определи колко дълго се е състоял този химически кръстосан огън.
Изведнъж се оказа, че в учебника случай на симбиоза между мравки и гъби има четирима основни играчи - или петима, ако броите антибиотиците, произведени от бактериите. Когато тези антибиотици не правят трика, мравките изсипват заразените парчета гъбички и ги влачат далеч от гнездото.
В дъждовната гора зората все още не е настъпила; нощни мравки Blepharidatta, близки роднини на атините, все още работят, теглеха дребни зърнени зърнени култури, които Мюлер разнасяше предишната нощ. Стръвта е оставила Мюлер да проследи Блехаридата до гнездото им. Тъй като са наблюдавани Blepharidatta, които не растат гъбички, носейки късчета от свободно живеещи гъбички, Мюлер подозира, че самите те могат да бъдат на прага на самоусъвършенстването. Мюлер е особено заинтригуван от експерименти, в които Blepharidatta придвижват бучки гъбички по-близо до техните гнезда. „Търсим нещо много дълбоко в еволюционното минало“, казва Мюлер. „Някои мравки в тези гори започнаха да се свързват с гъбичките. И този преход е същият преход, който направиха човешките същества. "
Мюлер включва фара. „Опитваме се да проследим нещата назад, но тук няма да намерим„ прародителя “, обяснява той. „Това, което търсим, е вид, който е запазил някои от чертите, които са характеризирали прародителя.“ Не е различно как лингвистите посещават изолирани народи, за да проучат как се променят моделите на речта, казва той. „Това е нещо като това, което правим тук, гледайки как най-примитивното поведение може да доведе до по-сложно поведение.“ Еволюцията, с други думи, играе не толкова добре, колкото ясните линии, които може да запомните от прогимназията и други като филм, в който последователностите могат да се повтарят, да останат непроменени или дори да се движат назад в един вид противоположен.
Панталоните на Мюлер са набраздени от пот и кал, пламъци от всмукателни точици на врата и ръцете му, а комарите бръмчат близо до ушите му. "Ние сме малко ненормални в манията си", признава той. „Наистина сме в крайност. Кой друг би се потил в гората, за да намери тези глупави мравки! ”
Като дете, казва Мюлер, той „не се е интересувал много от бъгове.“ Може би това е било, защото баща му, ботаник на химическата компания „Байер“, е бил поразен от мистериозна тропическа болест, сключена в експедиция в Ел Салвадор, когато Улрих е бил само на 4 години. Мюлер е на 9 години, когато баща му умира от болестта. След като отпадна от медицинското училище, той прочете спорната книга на Едуард О. Уилсън „Социобиология“ (усилие за свързване на поведението на всички животни, от мравки и хора, в един голям синтез). Веднага разбрал какво иска да направи с живота си, да предприеме „еволюционен подход за разбиране на поведението на животните, социалното поведение и след това човешкото поведение“.
Шулц също стигна до мравките по схематичен маршрут, повлиян от Уилсън. Израснал в малък град със сини яки на юг от Чикаго, синът на родителите, които не са ходили на колеж, Шулц отиде в строго лютеранско училище. Там един от неговите учители се опита да го убеди, че „костите на динозавъра са просто погребани в земята от Бог, за да изпитат нашата вяра“.
След като отпадна от Чикагския университет и се насочи на запад към Сан Франциско в началото на 70-те години, Шулц проведе редица задачи - зъботехник, тапицерия с водна легло и принтер - преди да опита ръката си като писател на критични есета за паранормални явления ( „Кръпки от космоса“ и „По-странни от науката“). На път за работа една сутрин Шулц, тогава на 30-те си години, започнал да чете Уилсън „ Обществата на насекомите“ . Мравките го привлекли, защото съчетали „естетическата привлекателност“ с осезаемостта. „Преследвах много неща, които ме изпълниха с чудо“, спомня си Шулц. „Но имах нужда от критерий, за да разбера не само онези неща, които изглеждат изпълнени с чудо, а онези неща, които изглежда са изпълнени с чудо и са истински .“
Въпреки че хиляди мравки от десетки видове се движат през гъста листова постеля, Шулц се фиксира върху конкретна, самотна мравка, която е подрязала парче дива гъба и тегли плячката през дървен труп, като се клатушка под неговия товар. „Хей, трябва да видите това!” Шулц вика на Мюлер. Това е Trachymyrmex, сред по-произведените или „по-високи“ аттини.
Шулц се вълнува. И изненадан. Въпреки че е чел за аттините, пренасящи диви гъби в гнездата си, никога не е виждал някой всъщност да го прави. И защо те? Въвеждането на несъвместима гъбичка може да разруши или дори да унищожи цялата градина с мравки. Какво става тук?
„Това е пъзел“, казва Шулц. „Бих очаквал мравките да са много изискани за това, което внасят в гнездото, да имат някакъв сетивен пристрастие, което приема„ добрите “гъбички и отхвърля всички„ лоши “. Мюлер отбелязва, че много растения използват мравки за разпръскват семена, въпреки че мравките упражняват избор за това, което берат, или отговарят само на съблазняването на растителните секрети, остава неясно.
Шулц изглежда позитивно зашеметен, въпреки че мравката и нейната гъбичка биха могли да обърнат наопаки много от нещата, които той и колегите му са написали, да не говорим за оспорване на повечето от техните предположения. „Може би не мравката е намерила гъбата“, предлага Мюлер с крива усмивка. - Може би гъбата е намерила мравката.
И Шулц, и Мюлер кредитират своите обсебени от гъби сътрудници, които ги водят до идеята, че гъбите печелят толкова от връзката с мравките, колкото и мравките от гъбите. Носени от мравки, защитени от тях и поддържани в гигантски градини, гъбичните клонове се радват на репродуктивни способности далеч над това, което биха могли да постигнат без внимание. В края на краищата, свободно живеещите гъбички често съществуват само на миниатюрна поредица от листни отпадъци, възпроизвеждайки се само веднъж или два пъти, преди да изчезнат. Вътре в гнездата гъбата става, според Стивън Рехнер, „безсмъртна в сравнение с някой от техните диви роднини“.
Вероятно гъбичките са разработили трикове, за да заблудят мравките да ги придвижват и прибират. Секрециите по повърхността на гъбичките биха могли да функционират като променящи ума лекарства, огъвайки мравките към службата на гъбичките. „Мисля, че другите гъбички непрекъснато се опитват да нарушат химическите кодове, които помагат на мравките да разпознаят градинските си гъбички, казвайки:„ Ей, вкус и мирис! Не можеш да ми устоиш. Вземете ме и ме заведете в къщи ", разсъждава Шулц. „Не подценявайте силата на гъбата“, интонира Мюлер.
Всъщност още на следващия следобед Шулц се завръща от развръзка с впечатляващи доказателства за тази сила. Беше попаднал на гигантска черна мравка, известна на местно място като бала - свирепа, с мощно жило - притисната около върха на клона на храст. Беше твърда и мъртва. От задната страна на главата на мравката изпъкваше кафяв спорофор, страшно стърчащ, сякаш във версия за насекоми от филма Alien . Гъбичката е заразила тялото на мравка, растяща вътре и я консумира. След това, чрез някакъв все още открит катализатор, гъбата очевидно е подтикнала мравка да се изкачи до върха на клон, където спорите му могат да бъдат разпространени до максимално предимство. Там спорофор проникнал през главата на мравка и пуснал спорите му.
Върни се по пътеката и в гората Шулц амблира, джобовете на ризата и панталоните, натъпкани с флакони, пълни с алкохол. Той спира до една дървена труса, като рита кората й. Изхвърлете половин дузина Acromyrmex, листопадници, които често изграждат гнездата си в трупи. Под тревожните насекоми цъфти бунт от кафяви и тен гъби. „Ще се учудите колко градини от гъби има в гората“, казва Шулц. "Те са навсякъде."
Отвъд хълма, коленичил в мръсотията, той шпионира мъничко същество с цвят на прах с поклащаща се в големи размери глава. Това е Cyphomyrmex, сред най-малко проучените от атините. Шулц се навежда над това същество, не по-голямо от запетая, и го наблюдава внимателно.
Теренната работа в Амазонка е много по-слаба от генетичния анализ на мравканите трупове в комфорта на климатизираната лаборатория на Шулц във Вашингтон, окръг Колумбия, но това е единственият начин „да се опита истинска, нефилтрирана биология“, казва той. „Именно тази сложност е почти гарантирана да ви възнагради с нещо, което не сте очаквали.” Може би Cyphomyrmex ще се откаже от едно малко парченце от пъзела, на което Шулц и Мюлер са посветили кариерата си да се съберат заедно. Когато се занимава с някои от най-големите въпроси в Космоса, Шулц казва, докато изучава оскърбителната походка на мравка, най-добре е да „мислите малки. Това е чудесно, когато сте тук. Мисленето на малки отваря всякакви възможности. "
