Kun ihmiset alkoivat viljellä noin 12 000 vuotta sitten, he muuttivat lajemme tulevaisuutta ikuisesti. Esivanhempamme olivat ekologisia edelläkävijöitä, jotka löysivät ja kasvattivat arvokkaimpia kasveja, kasvattivat niitä ruokkimaan kokonaisia yhteisöjä ja muuttivat luonnonvaraisia kasveja niin perusteellisesti, että heistä tuli riippuvaisia ihmisistä selviytymisessä. Maanviljely, National Geographicin geografisen projektin sanoin, "kylvä siemenet nykyaikana."
Asiaan liittyvä sisältö
- "Nose" -nimisen opiskelu voisi johtaa parempiin virheenjättäjiin
- Kuinka ihmiset auttoivat muurahaisia murtautumaan maailmaan
- Oliko Ants maailman ensimmäisiä viljelijöitä?
Mutta ihmiset olivat myöhässä peliin. Siihen mennessä, kun esivanhempamme olivat käynnistäneet maailmanmuutoksen uusoliittisen vallankumouksen, muurahaiset olivat jo 60 miljoonan vuoden ajan kasvataneet sieniä Etelä-Amerikan sademetsissä. Nämä vähämerkityt maatalouden velhot käyttivät hienostuneita tekniikoita, jotka kilpailevat omien kanssa - mukaan lukien kotitekoiset viljelykasvit, joita nykyään ei tunneta luonteeltaan ja jotka eivät myöskään pysty selviytymään ilman viljelijöitä.
Nyt Smithsonian tutkijat ovat selvittäneet, milloin muurahaiset kehittivät näitä merkittäviä viljelymenetelmiä - ja ehkä miksi - miksi. Luomalla sieniperäisten muurahaisten evoluutiopuun, he kertovat, että muurahaisten maatalouden vallankumous on saattanut kiihtyä dramaattisista ilmastomuutoksista noin 30 miljoonaa vuotta sitten. Lisäksi tästä vallankumouksesta syntyneet viljelyjärjestelmät saattavat vielä pitää muutaman opetuksen ihmisille.
Nykyään noin 240 attine-muurahaislajin - heidän joukossaan olevien leikkurien - tiedetään kasvavan sieniä Amerikassa ja Karibialla. Niiden maanalaiset kasvit polttavat monimutkaisia, maataloudessa toimivia yhteiskuntia, jotka eivät ole vain kestäviä ja tehokkaita, vaan myös kestäviä taudeille ja tuholaisille. Näitä pienentäviä viljelijöitä yhdistää yhteinen strategia: He ruokkivat vähän kasvillisuutta, mutta eivät syö sitä. Sen sijaan he käyttävät sitä ravitsemaan arvokkaita sieniään, joita he kasvavat teollisessa mittakaavassa.
Näissä tapauksissa sienet ovat täysin eristetty maanalaisissa puutarhoissa, ja ne sijaitsevat usein kuivissa, asumattomissa elinympäristöissä, joissa villit sukulaiset eivät voi selviytyä. Ne eivät myöskään pääse pakenemaan, mikä tarkoittaa, että villit ja kotimaiset sienet eivät pääse yhteen ja vaihtaa geenejä. Tämän eristyksen seurauksena kodittuneet sienet ovat kehittyneet täydellisessä riippuvuussuhteessa muurahaisten viljelijöiden kanssa. Muurahaiset puolestaan luottavat niin voimakkaasti satoihinsa, että kun kuningattaren tytär perustaa uuden siirtokunnan, hän ottaa mukanaan pala äitinsä sienipuutarhasta aloittaakseen oman.
"Niiden sieniä, joita ne kasvavat, ei löydy koskaan luonnosta, ne ovat nyt täysin riippuvaisia muurahaisista", selittää entomologi Ted Schultz, Smithsianin kansallisluonnonhistorian museon muurahaisten kuraattori. ”Se on kuin suuri osa satoista. Viljelemme asioita, jotka ovat niin voimakkaasti muunnettuja, että niitä esiintyy muodoissa, joita ei enää ole luonnossa. "
Tutkimuksessa, joka julkaistiin 12. huhtikuuta lehdessä Proceedings of the Royal Society B, Schultz ja hänen kollegansa käyttivät uusia genomisia työkaluja paljastaakseen tämän epätavallisen järjestelyn juuret. Schultz ja hänen tiiminsä perustivat sieniperäisten muurahaisten evoluuttorisen sukupuun, hyödyntäen geneettisten tietojen tallennuksia 78 sieni-kasvatusmuurahaislajille ja 41 muulle kuin viljely muurahaiselle. Suurimman osan keräsi Schultz itse vuosikymmenien aikana kentällä.
Tutkijat käyttivät tätä perintörekisteriä - joka sisälsi yli 1500 genomikohdan DNA-sekvenssejä jokaisella lajilla - perustellakseen elävistä lajeista taaksepäin ja tunnistaakseen nykypäivän muurahaislinjojen yleisiä esi-esiä. He perustelivat tämän geneettisen tiedon muutamalla keskeisellä muurahaisfossiililla, joita käytettiin auttamaan kalibroimaan päivämääriä DNA-analyysissään havaitsemille muutoksille.
Näiden tietojen avulla Schultz pystyi purkautumaan, kun nämä muurahaislajit eteni evoluution avaimella edistyneempään maatalouteen - samoin kuin keksi teorian miksi.
Ted Schultz, Smithsonianin kansallisen luonnontieteellisen museon muurahaisten kuraattori, omistaa alemman sieni kasvavan muurahaisen lab-pesän seisoessaan korkeampaa sieniä kasvavien lehtien leikkaamisen muurahaisen laboratorion pesän vieressä. (JamesDiLoreto / Smithsonian) DNA-tiedot viittaavat siihen, että tämä harppaus tapahtui dramaattisten muutosten kanssa muinaisessa ilmastossa. Muurahaiset näyttävät kehittäneen edistyneitä viljelyjärjestelmiään joskus sen jälkeen, kun maailmanlaajuinen jäähdytystapahtuma alkoi alentaa lämpötilaa ympäri 35 miljoonaa vuotta sitten. Tutkijat kirjoittavat, että tuloksena saatu siirtyminen metsästäjä-keräilijän esi-isiensä kosteista sademetsistä kuiviin ympäristöihin on maatalouden innovaatioita herättänyt, kun muurahaiset ylläpitävät hallittuja olosuhteita sieni-puutarhojensa kasvattamiseksi.
"Näyttää siltä, että riippumatta siitä, mikä oli korkeampien, sieniä kasvavien muurahaisten esi-isä, oli se elää kuivassa tai kausiluonteisesti kuivassa elinympäristössä", Schultz sanoo. "Joten jos muurahaiset kasvavat märkä elinympäristöä rakastavia sieniä ja vievät ne kuivaan elinympäristöön, se on tavallaan kuin ihmiset ottaisivat yhden kotikaupungistaan alkuperäisestä alueestaan."
"Yleensä asuttaessamme asioita eristämme ne tontteina ja keräämme siemenet parhaimmista pitämistämme siemenistä ja jatkamme siementen istutusta", hän jatkaa. ”Jos sinulla on sieni, jonka kaikki sukulaiset asuvat märässä metsässä, ja viet sen kuivaan elinympäristöön, se ei voi enää paeta ... Ajan myötä, satojen tuhansien tai miljoonien vuosien ajan eristetty, se on aika hyvä mahdollisuus kodistamiseen. ”
Mutta sienet eivät olleet ainoat muutoksen läpi. Samanaikaisesti muurahaislinja alkoi monipuolistua. Heidän genominsa muuttuivat siirtyessäan metsästyksestä maanviljelyyn ja taas kun sientenviljelyn korkeammat muodot hyväksyttiin. Schultz ja hänen kollegansa totesivat aiemmassa tutkimuksessa, että muurahaiset todennäköisesti menettivät kyvyn valmistaa keskeistä aminohappoa, arginiinia, koska heillä oli valmiita lähteitä sienissä - ja niistä on nyt tullut riippuvaisia tästä lähteestä.
Mikrologit, jotka opiskelevat samaa järjestelmää, voivat hyvin nähdä sen olevan sellainen, jossa sienet käyttivät muurahaisia, eikä päinvastoin. ”Se voi kuulostaa tavallaan haitalliselta sienille, mutta se on myös heidän edukseen. Kaikki heidän tarpeet hoidetaan ”, sanoo Montanan yliopiston entomologi Diana Six. "Uskon, että sienet todella manipuloivat myös tilannetta."
Kuusi, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, lisää, että Schultz ja hänen kollegansa pystyivät kiusata erilleen monimutkaista evoluutiojuttua, joka ei tukenut monia aikaisempia oletuksia - nimittäin sitä, että kosteutta rakastavien sienten kehitystä olisi pitänyt johtaa paineisiin kosteissa sademetsissä, joissa he asuivat. "Ajatus siitä, että näiden symbioosien kanssa on oltava jotain, joka vahvistaa sen spesifisyyden, ja että eristäminen on johtanut tähän äärimmäiseen riippuvuuteen ... Sillä on todella paljon järkeä", sanoo Six. "Mutta ihmisten täytyy ajatella vähän laatikon ulkopuolella löytääkseen sellaisia vastauksia."
Edistyksellinen muurahainen maatalous, kuten saatat odottaa, eroaa ihmisen ponnisteluista muutamilla ilmeisillä tavoilla (vähemmän traktoreita yhdelle). Silti Schultz uskoo, että voimme oppia jonkin verran jotakin havaitsemalla, kuinka yksi luonnon harvoista muista viljelylajeista - mukaan lukien termiitit, kovakuoriaiset ja mehiläiset - kuratoi viljelykasvejaan.
Esimerkiksi: Kuten jotkut teollisuusviljelijät, sieni-viljely muurahaiset kasvavat yhden tyyppisiä satoja. He kuitenkin pärjäävät niin, etteivät antautu vihollisille, kuten sairauksille tai tuholaisille, jotka uhkaavat ihmiskasveja, kun he menettävät geneettisen monimuotoisuuden. Muurahaiset saavuttavat tämän merkittävän saavutuksen pitämällä maanalaiset puutarhahuoneensa tahrattomina rajoittaakseen sairauksien mahdollisuutta ja tuottamalla eräänlaisen luonnollisen torjunta-aineena toimivan antibiootin, joka taistelee parasiittisientä vastaan, joka uhkaa heidän ravintonsa.
Nämä strategiat pitävät patogeenit tehokkaasti kurissa, mutta eivät hävitä niitä, kuten ihmiset yleensä tekevät, joskus ilman merkitystä. Sen sijaan muurahaiset ovat saavuttaneet kestävän tasapainon, jota ihmisillä olisi hyvä tarkkailla, Schultz sanoo.
"He kasvavat monokulttuuria, mutta siellä on kaikenlaisia bakteereja ja muita mikrobeja, jotka saattavat olla hyvänlaatuisia tai jopa hyödyllisiä", Schultz sanoo. "Se on kuin pieni ekosysteemi, jota he viljelevät." Samoin ihmisen viljelyssä "kun kasvatamme satoa, emme vain kasvata jotain kuten maissia", hän lisää. "Kasvatamme myös kaikkia näitä mikrobeja maaperässä, ja siellä on todennäköisesti optimaalinen ekologinen sekoitus mikrobia, joka on paras terveelle maaperälle ja maissille."
Muurahaiskolon paikka suuressa paikallisessa ekosysteemissä saattaa myös pitää muutamia oppitunteja ihmisen viljelijöille, Schultz toteaa. Ajattele lehtileikkokolonia yhtenä suurena laiduntavana selkärankaisena: Pesäkkeen kokonaispaino on samanlainen kuin sanotun lehmän painolla, ja se voi kuluttaa samanlaisia määriä paikallista kasvillisuutta saman ajanjakson aikana.
"Miksi he eivät vain pyyhi kaiken alueen kasvillisuutta ja joutuvat muuttamaan?", Hän kysyy. Yksi syy on, että myös paikallinen kasvillisuus on kehittynyt synkronisesti pesäkkeiden kanssa. Puu, jota muurahaiset laiduttavat kuolemaan, voi alkaa ilmentää toksiinia, joka tekee sen lehdet mahdottomiksi muurahaisten sienille, aiheuttaen niiden siirtymisen eteenpäin, jotta puu voi elvyttää.
”He eivät tee sitä tarkoituksella; Se ei ole kuin he olisivat tietoisesti valinneet puun tuhoamisen ", hän lisää." Mutta koko paikallinen ekosysteemi ja kaikki siinä olevat organismit ovat kehittyneet eräänlaiseksi vakaaksi tilaksi, joka tuottaa tällaisen kestävän maatalouden. " pienin meistä näyttää siltä, että suurempia oppitunteja voi syntyä.
