Астероид, уничтоживший динозавров, возможно, привел к изобретению «муравьиного земледелия»

Астероид, уничтоживший динозавров, возможно, привел к изобретению «муравьиного земледелия»

Муравейник, обнаруженный на ферме в Ботукату (штат Сан-Паулу, Бразилия), является домом для грибного сада, в котором помимо культивируемых видов есть листья травы. Фото: Андре Родригес/IB-UNESP.

Событие, которое уничтожило динозавров, не было таким уж плохим. Низкая освещенность, вызванная падением метеорита около 66 миллионов лет назад, способствовала распространению грибов, питающихся органическими веществами, которых в то время было в изобилии, поскольку растения и животные массово умирали.

Согласно исследованию, опубликованному 3 октября в журнале, для предка группы муравьев это была прекрасная возможность начать культивировать эти микроорганизмы. Наука.

«Происхождение муравьев, выращивающих грибы, было относительно хорошо изучено, но более точная временная шкала этих микроорганизмов отсутствовала. Работа обеспечивает наименьшую на сегодняшний день погрешность для появления этих грибковых штаммов, которые ранее считались более поздними «, — объясняет Андре Родригес, профессор Института биологических наук государственного университета Сан-Паулу (IB-UNESP) в Рио-Кларо, Бразилия, и один из авторов статьи.

Датирование стало возможным благодаря анализу так называемых ультраконсервативных элементов (UCE) геномов 475 видов грибов, культивируемых муравьями и собранных в разных частях Америки. UCE — это области, которые остаются в геноме на протяжении всей эволюции группы и происходят от ее самых древних предков.

«В данном случае нас интересовали регионы, близкие к этим элементам. Они показывают самые последние различия между видами и позволяют нам проследить довольно точную эволюционную линию», — добавляет Пепейн Вильгельмус Коой, исследователь из IB-UNESP.

Используя этот метод, удалось установить почти одновременное появление двух различных грибных линий от одного и того же предка современных муравьев-листорезов (группа, известная как Аттини) 66 миллионов лет назад.

Специалисты по мутуализму между грибами и муравьями уже давно утверждают, что начало этих взаимоотношений определяет возникновение сельского хозяйства за десятки миллионов лет до того, как люди начали одомашнивать растения, всего 12 000 лет назад.

Исследование также выявило появление предка коралловых грибов, второй группы, которую муравьи начали культивировать 21 миллион лет назад. Гриб получил свое название из-за того, что образует структуры, напоминающие миниатюрные колонии морских кораллов.

Астероид, убивший динозавров, стимулировал разведение муравьев

На изображении, увеличенном в тысячу раз, видны питательные пузырьки (гонгилиды), продуцируемые грибом Leucoagaricus gongylophorus, культивируемым лимонным листорезом (Atta sexdens). Фото: Андре Родригес/IB-UNESP.

мутуализм

Результаты подтверждают гипотезу о том, что грибы уже подверглись предварительной адаптации, прежде чем их начали культивировать муравьи. Вполне вероятно, отмечают авторы, что предок группы муравьев-листорезов жил в непосредственной близости от грибов, либо внутри колоний, либо даже время от времени собирая их, чтобы питаться ими или продуктами их жизнедеятельности.

«Но грибы не были существенной частью рациона муравьев. Давление, оказанное ударом метеорита, возможно, превратило эти отношения в обязательный мутуализм, при котором эти грибы начинают зависеть от муравьев в питании и размножении, в то время как на в то же время муравьи зависят исключительно от грибов как источника пищи», — говорит Родригес.

Сегодня четыре разные группы муравьев выращивают четыре типа грибов. В некоторых случаях насекомые даже изменяют рост выращиваемого продукта, чтобы он обеспечивал определенные питательные вещества.

«Когда мы культивируем их в лаборатории, грибы принимают ожидаемую форму гиф. Однако внутри колонии один из этих типов гиф набухает и образует структуры, похожие на виноградные гроздья, богатые сахарами. Мы до сих пор не знаем, как это сделать. муравьи делают это», — говорит Коой.

По мнению Маурисио Баччи-младшего, профессора IB-UNESP и соавтора статьи, происхождение выращивания грибов, вероятно, указывает на адаптацию к нехватке питательных веществ, с которой муравьи столкнулись в то время.

Из-за обилия грибов, распространившихся по территории нынешней Америки, и меньшего количества вариантов источников пищи, те, которые уже имели какое-то возможное родство с муравьями, в конечном итоге оказались более полезными при выращивании.

«Чтобы прокормить себя, гриб разлагает органические вещества, переносимые муравьями. В свою очередь, муравей потребляет вещества, вырабатываемые грибом, которые он не может получить из какого-либо другого источника. Это как если бы гриб был внешним желудком насекомого». говорит исследователь, который является заместителем директора Центра исследований динамики биоразнообразия и изменения климата (CBioClima), одного из центров исследований, инноваций и распространения информации (RIDC).

После этого основополагающего события муравьи, выращивающие грибы, которые ранее жили во влажных лесах, испытали второе селективное давление с расширением биома, похожего на саванну Серрадо, 27 миллионов лет назад. В более открытых и засушливых районах произошла диверсификация этих сельскохозяйственных насекомых, что привело к появлению сегодняшних муравьев-листорезов.

Это событие также, безусловно, способствовало диверсификации грибов, которые стали более эффективно производить пищу для муравьев и разлагать органические вещества.

Настолько, что ферменты, вырабатываемые грибами, культивируемыми муравьями, в настоящее время изучаются на предмет их биотехнологического потенциала по разложению не только органических веществ, но и других материалов, включая пластик.

Дополнительная информация:
Тед Р. Шульц и др., Коэволюция грибково-муравьиного сельского хозяйства, Наука (2024). DOI: 10.1126/science.adn7179.

Цитирование: Астероид, уничтоживший динозавров, возможно, привел к изобретению «муравьиного земледелия» (6 октября 2024 г.), получено 6 октября 2024 г. с https://phys.org/news/2024-10-asteroid-dinosaurs-ant-agricultural. .html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением любых добросовестных сделок в целях частного изучения или исследования, никакая часть не может быть воспроизведена без письменного разрешения. Содержимое предоставлено исключительно в информационных целях.