Da mennesker begynte å drive jordbruk for rundt 12.000 år siden, forandret de fremtiden for arten vår for alltid. Forfedrene våre var økologiske pionerer, oppdaget og dyrket de mest verdifulle avlingene, skalert dem opp for å fôre hele samfunn og transformere ville avlinger så grunnleggende at de ble avhengige av mennesker for å overleve. Farming, i ordene fra National Geographic 's Genographic Project, "sådde frøene for den moderne tid."
Relatert innhold
- Å studere maur "neser" kan føre til bedre avvisende midler
- Hvordan mennesker hjalp myrer til å invadere verden
- Var maur verdens første bønder?
Men mennesker var forsinket til spillet. Da våre forfedre hadde lansert sin verdensforandrende neolitiske revolusjon, hadde maur allerede drevet sopp i søramerikanske regnskoger i 60 millioner år. Disse små landbrukets trollmenn brukte sofistikerte teknikker som konkurrerer med våre egne - inkludert domesticaing avlinger som i dag er ukjente i naturen og heller ikke er i stand til å overleve uten deres kultiverere.
Nå har Smithsonian-forskere pekt på når - og kanskje hvorfor - maur utviklet disse bemerkelsesverdige jordbruksteknikkene. Ved å lage et evolusjonært tre av soppoppdyrende maur, rapporterer de at revolusjonen i maurlandbruket kan ha blitt ansporet av et dramatisk klimaendring for rundt 30 millioner år siden. Dessuten kan landbrukssystemene som kom ut av den revolusjonen, ennå ha noen leksjoner for mennesker i dag.
I dag er om lag 240 arter attinsmyrer - bladskjærene blant dem - kjent for å dyrke sopp i Amerika og Karibia. Deres underjordiske avlinger driver med komplekse, landbruksbaserte samfunn som ikke bare er bærekraftige og effektive, men også motstandsdyktige mot sykdommer og skadedyr. Disse reduserende bøndene forenes etter en felles strategi: De fôrer etter vegetasjonsbiter, men spiser ikke den. I stedet bruker de den for å gi næring til sine dyrebare sopp, som de dyrker i industriell skala.
I disse tilfellene er sopp fullstendig isolert i underjordiske hager, ofte lokalisert i tørre, ugjestmilde habitater der deres ville slektninger ikke kan overleve. De kan heller ikke unnslippe, noe som betyr at ville og tamme sopp ikke kan komme sammen og bytte gener. Som et resultat av denne isolasjonen har de domestiserte soppene utviklet seg i fullstendig avhengighet med maurbøndene. For deres del stoler maurene så sterkt på avlingen deres at når dronningens datter grunnlegger en ny koloni, tar hun med seg et stykke av morens sopphage for å starte sin egen.
"Soppene de vokser blir aldri funnet i naturen, de er nå helt avhengige av maurene, " forklarer entomolog Ted Schultz, kurator for maur ved Smithsonian National Museum of Natural History. “Det er som mange avlingene våre. Vi dyrker ting som er så sterkt modifisert at de finnes i former som ikke lenger finnes i naturen. ”
I en studie publisert 12. april i tidsskriftet Proceedings of the Royal Society B, brukte Schultz og hans kolleger nye genomiske verktøy for å avdekke røttene til denne uvanlige ordningen. Schultz og teamet hans opprettet et evolusjonært slektstre av soppoppdyrende maur, og lagret genetiske data for 78 soppdyrmyrarter og 41 arter av ikke-oppdrettsmaur. De fleste ble samlet inn av Schultz selv i løpet av flere tiår i felt.
Forskerne brukte denne genetiske journalen - som inkluderte DNA-sekvensene på over 1500 genomsteder for hver art - for å resonnere bakover fra levende arter og identifisere de felles forfedrene til dagens maurstammer. De underbygget disse genetiske dataene med noen få viktige myrfossiler, som ble brukt til å hjelpe til med å kalibrere datoer for endringene de fant i deres DNA-analyse.
Med disse dataene var Schultz i stand til å avdekke når disse maurartene gjorde den viktigste evolusjonære fremgangen til mer avansert landbruk - i tillegg til å komme med en teori om hvorfor.
Ted Schultz, kurator for maur med Smithsonians National Museum of Natural History, holder et lab-rede av en lavere soppvoksende myre mens han står ved siden av et lab-rede av en høyere soppdyrende bladskjærende maur. (JamesDiLoreto / Smithsonian) DNA-dataene antyder at dette spranget falt sammen med dramatiske endringer i det gamle klimaet. Maur ser ut til å ha utviklet sine avanserte jordbrukssystemer en gang etter at en global avkjølingshendelse begynte å senke temperaturene over hele verden for rundt 35 millioner år siden. Det resulterende skiftet fra de våte regnskogene til forfedrene til jeger-samleren til tørketrommel, skriver forskerne, kan ha vekket jordbruksinnovasjon da maur opprettholdt de kontrollerte forholdene for å holde sopphagene sine i vekst.
"Det ser ut som forfederen til de høyere, soppvoksende maurene der den levde i et tørt eller en sesongmessig tørt leveområde, " sier Schultz. "Så hvis maur vokser våte habitatelskende sopp og tar dem med til et tørt habitat, er det på samme måte som mennesker som tar et av husdyrene ut av sitt eget utvalg."
"Generelt når vi huser ting, isolerer vi dem i tomter og høster frøene fra de vi liker best, og fortsetter å plante disse frøene, " fortsetter han. “Hvis du har en sopp som alle pårørende bor i en våt skog, og tar den med til et tørt habitat, kan den ikke slippe lenger ... Over tid, isolert i hundretusener eller millioner av år, er det ganske bra mulighet for domestisering. ”
Men sopp var ikke de eneste som gjennomgikk en transformasjon. På samme tid begynte maurstamningen å diversifisere seg betydelig. Genene deres skiftet under overgangen fra jakt-samling til jordbruk, og igjen når høyere former for soppoppdrett ble adoptert. Schultz og kolleger bemerket i tidligere undersøkelser at maur sannsynligvis mistet evnen til å lage en nøkkelaminosyre, arginin, fordi de hadde en klar kilde i soppen - og nå har blitt avhengig av den kilden.
Mykologer som studerer det samme systemet, kan godt se det som en sopp som brukte maurene, i stedet for omvendt. “Det kan høres litt dårlig ut for soppene, men det er også til fordel for dem. Alle behovene deres blir pleid, sier Diana Six, en entomolog fra University of Montana. "Jeg tror soppene virkelig manipulerer situasjonen også."
Six, som ikke var involvert i studien, legger til at Schultz og kolleger var i stand til å erte fra hverandre en kompleks evolusjonshistorie som ikke støttet mange tidligere antagelser - nemlig at utviklingen av fuktighetselskende sopp ville vært drevet av press i fuktige regnskoger der de bodde. "Tanken på at det med disse symbolene må være noe som fremhever den spesifisiteten, og at isolasjon har ført til denne ekstreme avhengigheten ... Det gir virkelig mye mening, " sier Six. "Men det tar folk å tenke litt utenfor boksen for å finne den slags svar."
Avansert maurlandbruk skiller seg, som du kanskje forventer, fra menneskelig innsats på noen få åpenbare måter (færre traktorer, for en). Likevel mener Schultz at vi kan lære en ting eller to fra å observere hvordan en av naturens få andre jordbruksarter - inkludert termitter, biller og bier - belaster avlingene deres.
For eksempel: Som noen industribønder, dyrker maur med soppdyrking en eneste type avling. Imidlertid klarer de å gjøre det uten å gi etter for fiender som sykdom eller skadedyr som truer menneskelige avlinger når de mister genetisk mangfold. Myrer oppnår denne bemerkelsesverdige bragden ved å holde sine underjordiske hagerom plettfrie for å begrense muligheten for sykdom, og ved å produsere et slags naturlig antibiotika som fungerer som et plantevernmiddel, og kjemper mot en parasittisk sopp som truer matkilden deres.
Disse strategiene holder patogener effektivt i sjakk, men ikke utslette dem som mennesker har en tendens til å gjøre, noen ganger uten mening. I stedet har maur oppnådd en bærekraftig balanse som mennesker ville gjort det bra å observere, sier Schultz.
"De dyrker en monokultur, men det er alle slags bakterier og andre mikrober som kan være godartede eller til og med gunstige, " sier Schultz. "Det er som et lite økosystem som de dyrker." Tilsvarende i menneskelig jordbruk, "når vi dyrker en avling, dyrker vi ikke bare noe som mais, " legger han til. "Vi dyrker også alle disse mikrober i jorden, og det er sannsynligvis en optimal økologisk blanding av mikrober som er best for sunn jord og sunt mais."
Myrkoloniens plass i det større lokale økosystemet kan også holde noen leksjoner for menneskelige bønder, konstaterer Schultz. Tenk på en bladkutterkoloni som en eneste stor beitevirveldyr: En kolonis samlede vekt er lik den for å si en ku, og den kan konsumere lignende mengder lokal vegetasjon over en lignende periode.
"Hvorfor tørker de ikke bare ut all vegetasjonen i et område og må flytte?" Spør han. En årsak er at lokal vegetasjon også har utviklet seg i synk med koloniene. Et tre som blir beitet i hjel av maur kan begynne å uttrykke et giftstoff som gjør at bladene er usmakelige for maurens sopp, og får dem til å gå videre slik at treet kan gjenopprette seg.
“De gjør det ikke med vilje; det er ikke som de bevisst velger å ikke desimere et tre, "legger han til." Men et helt lokalt økosystem og alle organismer i det har sammen utviklet seg til en slags stabil tilstand, som produserer denne typen bærekraftig landbruk. "Fra det virker som om de minste blant oss kan få større leksjoner.
