Under regnskogens kalesje bygger en lav brøl fra insekter til periodiske crescendos som løvfargede og mandarinfargede blader som er større enn middagstallerkenene som driver ned fra grenene ovenfor. Skarlagensrike ara og gule-røde tukaner gir rasende samtaler. Capuchin-aper slipper detritus fra trærne ned på fire biologer som går langs en strekning Amazonas regnskog, bare noen timers kjøretur nord for Manaus, Brasil. Inne i denne enorme jungelen som går ubrutt i hundrevis av kilometer til den Venezuelanske grensen, jakter de etter ledetråder for å forklare en ekstraordinær evolusjonshendelse.
Relatert innhold
- EO Wilson oppfordrer morgendagens forskere til å søke jordens uoppdagede rikdom
Et sted nær dette stedet for 50 millioner år siden, etter at dinosaurene forsvant, begynte visse maurarter å dyrke og spise sopp. Av alle dyr på jorden, er det bare disse spesielle maurene, flere typer biller og termitter - og selvfølgelig mennesker - som dyrker sin egen mat. På en eller annen måte gikk denne nye maurestammen, attinene, i antropomorfe vendinger - fra jeger-samlere til bønder. Hvordan og hvorfor de gjorde det forblir et fristende mysterium.
Ted Schultz, en forskningsentomolog fra Smithsonian Institution's National Museum of Natural History, kneler med intensiteten til en bønn ved inngangen til et maur rede. Han har en mopp av tjære-svart hår og øyne som ligner store kullkuler bak tykke linser. Formålet med hans interesse er et rede av løpesnitter, den mest fremtredende av kvistmyrene.
20 meter opp et nærliggende trompetre, maurene satt på nyspirede blader, mandibler åpne, og hugger ut elegante halvmåner. De laster disse stiklingene, som veier opptil ti ganger mer enn de gjør, over ryggen og setter kursen hjemover, og strømmer tilbake nedover treet i en bølgende linje, ikke ulikt et band med spinkede pianomobilister. På litt avstand ser maurene ut med elegante neongrønne hatter og danser.
Andre strømmer av løvskjærere strømmer fra skyggene over sprø, døende blader, inn i en rydding av vermiljon sandjord rundt kratre i skitten. De slår seg forbi større maur med store mandibler som står på vakt nær reirinngangen, og forsvinner ut i lange, buede underjordiske kanaler, som åpner for tusenvis av kamre som sprer seg ned og ut gjennom bunnsolid skitt.
Millioner av maur i et område på størrelse med et lite soverom fyller reirene. Når de er inne i kamrene, slipper løvskjærene sine byrder. Små hagemyr tar over. De renser, trimmer og krymper bladene, smører sine egne sekreter på dem og ru overflatene. På disse bladbiter, som de stiller opp i pene rader, plasserer maurene deretter biter av hjemmelaget sopp.
Schultz og hans nære samarbeidspartner, Ulrich Mueller, en atferdsøkolog fra University of Texas i Austin, mener at bladskjærernes evne til å dyrke og høste sopp er pålitelig med menneskelig landbruk. De antyder til og med at mennesker har noe å lære av maurene, og peker på den nylige oppdagelsen som attines bruker antibiotika for å holde sykdommer i sjakk i sopphagene sine. "Har du noen gang prøvd å holde noe i tropene fri for skadedyr i mer enn noen få sekunder?" Sier Schultz. “Dette er en fantastisk prestasjon.” Kanskje, antyder han, vil en nøye undersøkelse av maurene gi måter for mennesker å bekjempe sykdom eller å drive mer bærekraftig. "Disse maurene har et positivt tilbakemeldingssystem - 50 millioner år med bærekraftig landbruk, " sier Schultz.
Denne bemerkelsesverdige posten virker spesielt gripende her i regnskogen. Under kjøreturen nordover på den nye, 1000 mil lange motorveien som går fra Manaus til Caracas, er fiskebeinemønsteret som forkaster store skår av Amazonas tydelig, med nye skitthogstveier som svir av i alle retninger. Derimot “bladskjærerne er ikke skjeve ting, ” bemerker Schultz. ”Du kan tenke deg mange scenarier der myrehestene i disse skogene bare blir større og større, hvor de ville føre dette jordbruket til et punkt der de ville tippe hele systemet. Men det har de ikke. ”
Schultz og Mueller har kommet tilbake til Amazonas for å prøve å finne ut hvordan den første mauren - moren til alle hagemyrene - begynte å dyrke maten til kolonien hennes. Hvordan så hun ut? Hvordan oppførte hun seg? Og hvordan i all verden klarte hun en så betydelig transformasjon?
Mennesker har vært fascinert av maur med bladkutter i århundrer. Popol Vuh, den gamle mayakronikken, feiret sin intelligens og kommunikasjonsevne. Charles Darwin, da han først besøkte Brasils tropiske skog, ble rammet av deres allestedsnærhet og flittighet. "Velstekte stier forgrener seg i alle retninger, som en hær av svindlere kan se på, " skrev han i 1839.
Noen tiår senere registrerte den store engelske naturforskeren Henry Walter Bates, og la merke til bladkutters næring og nåde i sitt mesterverk fra 1863, The Naturalist on the River Amazons, og registrerte også en mer baliøs utsikt - den fra lokale bønder som anså maurene som en "forferdelig skadedyr. ”Men Bates, som andre observatører, trodde bladskjærene brukte stiklingen sin som beskyttelse mot regn. (De kalles også parasollmyrer.) Det tok en ingeniør og selvlært økolog, Thomas Belt, for til slutt å finne ut hvordan bladene faktisk ble brukt. På en gruvedrift i Nicaragua gravde Belt ut to løvskjærende reir. Til sin overraskelse kunne han finne få tegn på kuttede blader. Ved en nøye undersøkelse av det svampete brune materialet som fylte kamrene, merket imidlertid beltet “minuttsdelte blader, visnet til en brun farge, og overgrodd og lett koblet sammen av en minutt hvit sopp. . . . ”Bladkutterne, skrev Belt i 1874, “ er i virkeligheten soppdyrkere og spiser. ”
Ikke lenge etter skrev William Morton Wheeler, dekan for maurforskning ved Harvard, en hel bok om soppdyrkerne. Og Edward O. Wilson, som senere skulle etterfølge Wheeler som den fremtredende maurelæreren ved Harvard, kalte bladskjærere "blant de mest avanserte av alle sosiale insekter."
Men forskere som prøvde å bedre forstå Belts gjennombruddobservasjoner, sto overfor store hindringer, særlig når det gjaldt å identifisere hvilken type sopp maurene vokste. Forskere identifiserer vanligvis en sopp gjennom sporoforen, den delen av planten som produserer sporer. I maurhager er sporophorene imidlertid sjelden bevis for grunner som forblir uklare. "Det er som om maurene har kastrert soppen, " forklarer Schultz. (I hovedsak forplanter maurene soppen ved å ta stiklinger.) Mangler en metode for å identifisere sopptyper, manglet forskere halve historien.
Det var her ting sto da mueller og Schultz først krysset stier ved CornellUniversity på slutten av 1980-tallet. Der slo de sammen med soppspesialister Ignacio Chapela, nå ved University of California i Berkeley, og Stephen Rehner fra det amerikanske jordbruksdepartementet i Beltsville, Maryland. Chapela trakk individuelle soppstammer fra myrhagene og holdt dem i live. Ved å bruke molekylær genetikk-teknikker beskrev Rehner deretter forskjellene mellom de forskjellige stammene. Schultz matchet disse resultatene med sin DNA-analyse av de tilknyttede maurene. I 1994 publiserte firetallet en studie i Science magazine som dokumenterte samspillet mellom sopp og maur. "Det er nå klart, " skrev de, "at opprinnelsen til soppvoksende atferd var en ekstremt sjelden hendelse, og som bare skjedde en gang i myrenes evolusjonshistorie." De mest sofistikerte holdningene, forskerne antok, hadde forplantet seg en soppstamte i minst 23 millioner år.
I en oppfølgingsrapport fire år senere endret Mueller, Rehner og Schultz den aksepterte visdommen, og hevdet at soppsvamp ofte representerte en rekke arter - ikke bare en som ble fulgt med av å grunnlegge dronninger fra rede til rede. Flere "primitive" attinser, skrev forskerne, deler noen ganger soppen sin med hverandre, selv med fjernt beslektede maurarter - en versjon, antydet biologene, av vekstrotasjon. "Vi kan vise at avlingssvikt er et viktig tema i deres liv, " forklarer Mueller. ”De gjør det samme som mennesker har gjort, og går til naboene for å finne en erstatter, noen ganger stjeler det, noen ganger overstyrer og dreper naboene også. Vi har vist dette på laboratoriet. Den neste logiske tingen er å se etter det i naturen. ”
Forskernes forkjærlighet for å likne ant soppdyrking med menneskelig jordbruk har trukket kritikere. Naomi Pierce, en Harvard-spesialist innen interaksjoner mellom maur og planter, berømmer feltarbeidet sitt, men mener at det å gjøre om maur til bønder kan bære ting for langt. "Problemet er at du kan bli fanget av metaforen, " sier hun. Myrer utviklet selvfølgelig ikke bevisst jordbruk. Å projisere menneskelig intensjon på maur, sier Ignacio Chapela, kan gjøre forskere blinde for årsakene til at maur gjør det de gjør.
Mens Mueller og Schultz jobbet med maurenes forhold til sopp, la et team av biologer ved University of Toronto merke til - og lurte på - tilstedeværelsen av en vedvarende og herdig mold, kalt Escovopsis, i vinduene. Hvordan var det, spurte de, at denne potente parasitten ikke regelmessig overskredet hekkedyrene? Når de noterte et hvitt pulver på undersiden av laftemyrene, identifiserte de det til slutt som en type bakterier, Streptomyces, som utskiller antibiotika. Antibiotika holdt Escovopsis i sjakk. Enda viktigere, de gjorde det over lengre tid, uten at Escovopsis ble helt motstandsdyktig.
Det kan være et slags "iscenesatt våpenkappløp", sier Cameron Currie, en av Toronto-forskerne (nå ved University of Kansas), der den antikke antibiotika kontinuerlig tilpasser seg enhver motstand som er bygget opp i Escovopsis . Parasitten blir ikke utslettet helt, men den sverter heller ikke reiret. Currie prøver nå å finne ut hvor lenge denne kjemiske kryssbrannen har funnet sted.
Et lærebok tilfelle av symbiose mellom maur og sopp ble plutselig vist å ha fire store aktører - eller fem, hvis du teller antibiotika produsert av bakteriene. Når disse antibiotikaene ikke gjør susen, hakker maurene ut smittede biter av sopp og drar dem langt fra redet.
I regnskogen har daggry ennå ikke brutt; nattlige Blepharidatta- maur, nære slektninger til attines, er fremdeles på jobb, og drar med små korn med korn, som Mueller spredte rundt natten før. Agnet har latt Mueller spore Blepharidatta til reiret deres. Fordi Blepharidatta, som ikke dyrker sopp, er blitt observert som bærer rundt biter av frittlevende sopp, mistenker Mueller at de selv kan være på grensen til dyrking. Mueller er spesielt fascinert av eksperimenter der Blepharidatta flytter klumper av sopp nærmere reirene. "Vi ser etter noe veldig dypt i den evolusjonære fortiden, " sier Mueller. “Noen myra i disse skogene begynte å assosiere seg med soppen. Og den overgangen er den samme overgangen som mennesker gjorde. ”
Mueller slår på en hodelykt. "Vi prøver å spore ting tilbake, men vi vil ikke finne" stamfaren "her selvfølgelig, " forklarer han. "Det vi leter etter er en art som har beholdt noen av trekkene som preget forfederen." Det er ikke ulikt hvordan språkforskere besøker isolerte folk for å studere hvordan ytringsmønstre har endret seg, sier han. "Det er noe som det vi gjør her, og ser på hvordan den mest primitive atferden kan ha gitt mer forseggjort oppførsel." Evolusjon spiller med andre ord mindre pent ut enn de klare linjene du kanskje husker fra ungdomsskolen og mer som en film der sekvenser kan gjenta seg, forbli uendret eller til og med løpe bakover i et slags motsnitt.
Müellers bukser er stripete med svette og gjørme, flammende velter prikk på nakken og armene, og mygg surrer nær ørene. "Vi er litt unormale i tvangstankene våre, " innrømmer han. “Vi er virkelig på det ekstreme. Hvem ellers ville svette i skogen for å finne disse dumme maurene! ”
Som barn, sier Mueller, var han ikke "veldig interessert i bugs." Kanskje var det fordi faren hans, en botaniker for kjemikalieselskapet Bayer, ble rammet av en mystisk tropisk sykdom som fikk en ekspedisjon i El Salvador da Ulrich var bare 4 år gammel. Mueller var 9 år da faren døde av sykdommen. Etter å ha droppet ut av medisinsk skole, leste han Edward O. Wilsons kontroversielle bok Sociobiology (et forsøk på å koble oppførselen til alle dyr, fra maur til mennesker, i en stor syntese). Umiddelbart visste han hva han ville gjøre med livet sitt, for å ta "en evolusjonær tilnærming til å forstå dyrs atferd, sosial atferd og deretter menneskelig atferd."
Schultz kom også til maur gjennom en rundvei påvirket av Wilson. Oppvokst i en liten by med blå krage sør for Chicago, sønn av foreldre som ikke gikk på college, gikk Schultz på en streng luthersk skole. Der prøvde en av lærerne hans å overbevise ham om at “dinosaurbein bare ble begravet i jorden av Gud for å prøve vår tro.”
Etter å ha droppet ut av University of Chicago og drevet vestover til San Francisco på begynnelsen av 1970-tallet, holdt Schultz en rekke jobber - tanntekniker, polstring av vannbed og printer - før han prøvde seg som forfatter av kritiske essays om paranormale fenomener ( “Klatter fra verdensrommet” og “Stranger than Science”). En vei til jobben en morgen begynte Schultz, da i 30-årene, å lese Wilsons The Insect Sociations . Maur vakte ham fordi de kombinerte "estetisk appell" med håndgripelighet. “Jeg jaget mange ting som fylte meg med undring, ” minnes Schultz. "Men jeg trengte et kriterium for å finne ut ikke bare de tingene som ser ut til å være fylt med undring, men de tingene som ser ut til å være fylt med undring og er ekte ."
Selv om tusenvis av maur fra dusinvis av arter er på farten gjennom tykt bladkull, er Schultz fiksert på en spesiell, enslig myre, som har klippet et stykke vill sopp og drar byttet over en tømmerstokk, vingler under belastningen. “Hei, du må se dette!” Roper Schultz til Mueller. Det er en Trachymyrmex, blant de mer avledede eller "høyere" attines.
Schultz er spent. Og overrasket. Selv om han har lest om attines som fører ville sopp inn i reirene sine, har han aldri sett en faktisk gjøre det. Og hvorfor skulle de det? Innføringen av en inkompatibel sopp kan godt forstyrre eller til og med ødelegge hele maurhagen. Hva foregår her?
"Dette er et puslespill, " sier Schultz. "Jeg forventer at maurene vil være veldig valgte når det gjelder hva de bringer inn i reiret, for å ha en slags sensorisk skjevhet som aksepterer de 'gode' soppene og avviser alle de 'dårlige'." Mueller bemerker at mange planter bruker maur for å spre frø, men om maurene utøver valg om hva de plukker opp, eller bare reagerer på forførelsen av plantesekret, forblir uklart.
Schultz ser positivt småglad ut, selv om myra og soppen kan snu opp ned på mange av de tingene han og kollegene har skrevet, for ikke å snakke om å utfordre de fleste av deres forutsetninger. "Det er kanskje ikke slik at myra fant soppen, " foreslår Mueller med et skikkelig smil. "Kanskje det er slik at soppen fant myra."
Både Schultz og Mueller takker deres soppbesatte kollaboratører for å ha ført dem til ideen om at soppene drar like god fordel av forholdet til maurene som maurene er fra soppene. Bæres av maurene, beskyttet av dem og pleide i gigantiske hager, og soppklonene har reproduksjonskapasitet langt utover det de kunne oppnå uoppnyttet. Når alt kommer til alt, eksisterer ofte frittlevende sopp på bare et lite blad av søppel, og reproduserer bare en eller to ganger før de dør ut. Inni reirene blir soppen, etter Stephen Rehners syn, "udødelig i forhold til noen av deres ville slektninger."
Sannsynligvis utviklet soppene triks for å lure maurene til å flytte og høste dem. Utskillelser på overflaten av soppen kan fungere som sinnsforandrende medisiner og bøye maurene til soppens tjeneste. “Jeg tror de andre soppene hele tiden prøver å bryte de kjemiske kodene som hjelper maur med å gjenkjenne hagesoppene deres, og sier: 'Hei, jeg smaker og lukter riktig! Du kan ikke motstå meg. Hent meg og ta meg med hjem, '' spekulerer Schultz. "Ikke undervurder soppens kraft, " intonerer Mueller.
Selve neste ettermiddag kommer Schultz tilbake fra en utflukt med imponerende bevis på den makten. Han hadde kommet på en gigantisk svart myre kjent lokalt som en bala - voldsom, med en kraftig brodd - klemmet rundt toppen av en buskens gren. Den var stiv og død. Fra bakhodet på myrens hode stakk en brun sporofor grusomt ut, som i en insektversjon av filmen Alien . Soppen hadde smittet myrens kropp, vokst inni og konsumert den. Så, gjennom en slags ennå-å-bli-oppdaget katalysator, hadde soppen tilsynelatende oppfordret myra til å klatre til toppen av en gren, hvor sporer kunne spres til maksimal fordel. Der spiret en sporofor gjennom myrens hode og frigjorde sporer.
Back up the trail and in the forest, Amul Schultz, hans skjorte og bukselommer full av hetteglass fylt med alkohol. Han stopper ved siden av en tømmerstokk og sparker av barken. Ut tumler et halvt dusin Acromyrmex, bladskjærer som ofte bygger reirene sine i tømmerstokker. Under de skremmende insektene blomstrer et opprør av brun og solbrun sopp. "Du vil bli overrasket over hvor mange sopphager som er ute i skogen, " sier Schultz. "De er overalt."
Over bakken, og kneler i skitten, spionerer han en ørliten støvfarget skapning med et vinglende, stort hode. Det er en Cyphomyrmex, blant de minst studerte av attinene. Schultz lener seg over denne skapningen, ikke større enn komma, og observerer den nøye.
Feltarbeid i Amazonas er langt morsligere enn genetisk analyse av maur lik i komforten av Schultz klimatiserte laboratorium tilbake i Washington, DC, men dette er den eneste måten "å oppleve ekte, ufiltrert biologi, " sier han. "Det er den kompleksiteten som nesten garantert vil belønne deg med noe du ikke forventet." Kanskje Cyphomyrmex vil gi fra seg et lite stykke av puslespillet som Schultz og Mueller har viet karrieren til å sette sammen. Når han takler noen av de største spørsmålene i kosmos, sier Schultz mens han studerer maurens svingete ganglag, er det best å "tenke lite. Det er det som er flott med å være her ute. Å tenke lite åpner for alle mulige muligheter. ”
