Když lidé začali chovat asi před 12 000 lety, navždy změnili budoucnost našeho druhu. Naši předkové byli ekologickými průkopníky, kteří objevovali a pěstovali nejcennější plodiny, škálovali je, aby nakrmili celé komunity a transformovali divoké plodiny tak zásadně, že se pro přežití stali závislými na lidech. Farming, slovy genografického projektu National Geographic, „zasel semena pro moderní věk“.
Související obsah
- Studium mravenců „nosů“ by mohlo vést k lepšímu odpuzování chyb
- Jak lidé pomohli mravenci napadnout svět
- Byli mravenci prvními farmáři na světě?
Ale lidé přišli pozdě do hry. Než naši předkové zahájili světově měnící se neolitickou revoluci, mravenci již pěstovali houby v jihoamerických deštných pralesech po dobu 60 milionů let. Tito malí zemědělští čarodějové používali sofistikované techniky, které soupeří s našimi vlastními - včetně plodin domestikujících, které jsou dnes v přírodě neznámé a také nemohou přežít bez svých kultivujících.
Nyní Smithsonianští vědci určili, kdy - a možná proč - mravenci vyvinuli tyto pozoruhodné zemědělské techniky. Vytvoří evoluční strom mravenců, kteří chovají houby, a uvádějí, že revoluce v zemědělství mravců mohla být podněcována dramatickým posunem v klimatu asi před 30 miliony let. Navíc, zemědělské systémy, které se vynořily z této revoluce, mohou pro lidi ještě pořádat několik lekcí.
V současné době je známo, že v Americe a v Karibiku obhospodařují houby asi 240 druhů mravenců - mezi nimi i křižáky. Jejich podzemní plodiny podporují komplexní zemědělské společnosti založené na zemědělství, které jsou nejen udržitelné a efektivní, ale také odolné vůči chorobám a škůdcům. Tito drobní farmáři jsou spojeni společnou strategií: Hledají potravu pro kousky vegetace, ale nejí ji. Místo toho ji používají k výživě svých vzácných hub, které rostou v průmyslovém měřítku.
V těchto případech jsou houby zcela izolovány v podzemních zahradách, často se nacházejí v suchých, nehostinných stanovištích, kde jejich divokí příbuzní nemohou přežít. Nemohou také uniknout, což znamená, že divoké a domácí houby se nemohou spojit a vyměnit geny. V důsledku této izolace se domestikované houby vyvinuly v naprosté spoluzávislosti se svými mravenci. Mravenci se tak spoléhají tak silně na svou úrodu, že když královna dcera založí novou kolonii, vezme si s sebou kousek plísní zahrady své matky, aby zahájila svou vlastní.
„Houby, které pěstují, se nikdy nenacházejí v přírodě, nyní jsou zcela závislé na mravencích, “ vysvětluje entomolog Ted Schultz, kurátor mravenců v Smithsonian National Museum of Natural History. "To je jako hodně našich plodin." Kultivujeme věci, které jsou tak vysoce upravené, že existují ve formách, které se již v přírodě nenacházejí. “
Ve studii zveřejněné 12. dubna v časopise Proceedings of Royal Society B použil Schultz a jeho kolegové nové genomické nástroje k odhalení kořenů tohoto neobvyklého uspořádání. Schultz a jeho tým vytvořili evoluční rodokmen mravenců, kteří chovají houby, a shromažďují genetické údaje pro 78 druhů mravenců houbových a 41 druhů mravenců. Většinu shromáždil Schultz sám během desetiletí na poli.
Vědci použili tento genetický záznam - který zahrnoval DNA sekvence více než 1 500 genomových míst pro každý druh - k tomu, aby uvažoval dozadu od živých druhů a identifikoval společné předky dnešních linií mravenců. Tato genetická data zdůvodnili několika klíčovými fosiliemi mravenců, které byly použity při kalibraci dat pro změny, které zjistily ve své analýze DNA.
Na základě těchto údajů se Schultz dokázal rozpadnout, když tyto mravence učinily klíčový vývojový pokrok k vyspělejšímu zemědělství - a také přišli s teorií proč.
Ted Schultz, kurátor mravenců v Smithsonianově Národním muzeu pro přirozenou historii, drží laboratorní hnízdo nižšího houba rostoucího mravence, zatímco stojí vedle laboratorního hnízda mravenčího listu rostoucího z vyšších hub. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Data DNA naznačují, že tento skok se časově shodoval s dramatickými změnami ve starověkém klimatu. Zdá se, že mravenci vyvinuli své pokročilé zemědělské systémy někdy poté, co se celosvětová ochlazovací událost začala před 35 miliony let snižovat teploty na celém světě. Výzkumníci píšou, že výsledný posun od mokrých deštných pralesů jejich předků lovců a sběračů k sušším prostředím vyvolal zemědělskou inovaci, protože mravenci udržovali kontrolované podmínky, aby udrželi růst jejich hub.
"Vypadá to, že bez ohledu na předchůdce vyšších mravenců pěstujících houby žilo v suchém nebo sezónně suchém prostředí, " říká Schultz. "Pokud mravenci pěstují mokré houby milující lokalitu a odstraňují je na suchém stanovišti, je to jako člověk, který vytáhne jeden ze svých domestikátů ze svého rodného dosahu."
"Obecně, když domestikujeme věci, izolujeme je do pozemků a sklízíme semena od těch, která se nám nejvíce líbí, a tato semena stále vysadíme, " pokračuje. "Pokud máte houbu, jejíž příbuzní všichni žijí v mokrém lese, a odnesete ji do suchého prostředí, nemůže už uniknout ... Postupem času, izolovaným po stovky tisíc nebo miliony let, je to docela dobré příležitost k domestikaci. “
Houby však nebyly jediné, které procházejí transformací. Současně se linie mravenců začala výrazně diverzifikovat. Jejich genomy se posunuly během přechodu z loveckého sběru do zemědělství a znovu, když byly přijaty vyšší formy chovu hub. Schultz a kolegové v předchozím výzkumu poznamenali, že mravenci pravděpodobně ztratili schopnost vyrobit klíčovou aminokyselinu arginin, protože měli v houbách připravený zdroj - a nyní se na tomto zdroji stali závislými.
Mykologové, kteří studují stejný systém, jej mohou dobře vnímat jako ten, ve kterém houby použili mravence, nikoli naopak. "Pro houby to může znít trochu špatně, ale také k jejich prospěchu." Všechny jejich potřeby mají tendenci, “říká entomologka univerzity v Montaně Diana Six. "Myslím, že houby skutečně situaci také ovlivňují."
Šestka, která se nezúčastnila studie, dodává, že Schultz a její kolegové dokázali škádlit složitý evoluční příběh, který nepodporoval mnoho předchozích předpokladů - jmenovitě to, že vývoj hub způsobujících vlhkost by byl poháněn tlaky ve vlhkých deštných pralesích, kde žili. „Myšlenka, že s těmito symbiózy musí existovat něco, co posiluje tuto specifičnost, a tato izolace vedla k této extrémní závislosti… Opravdu to dává smysl, “ říká Six. "Ale lidi musí přemýšlet trochu mimo krabici, aby našli takové odpovědi."
Pokročilé mravenčí zemědělství, jak se dalo očekávat, se liší od lidského úsilí několika očividnými způsoby (méně traktorů pro jednoho). Přesto Schultz věří, že se můžeme naučit něco nebo dva z pozorování toho, jak jeden z mála přírodních hospodářských druhů - včetně termitů, brouků a včel - pečuje o své plodiny.
Například: Stejně jako někteří průmysloví zemědělci, mravenci, kteří pěstují houby, pěstují jediný druh plodiny. Dokážou to, aniž by podlehli nepřátelům, jako je nemoc nebo škůdci, kteří ohrožují lidské plodiny, když ztratí genetickou rozmanitost. Mravenci dosáhli tohoto pozoruhodného výkonu tím, že udrželi své podzemní zahradní místnosti bez poskvrny, aby se omezila možnost nemoci, a produkováním jakéhokoli přírodního antibiotika, které působí jako pesticid, bojuje s parazitickou houbou, která ohrožuje jejich potravinový zdroj.
Tyto strategie účinně udržují patogeny pod kontrolou, ale nevylučují je, jak mají lidé tendenci dělat, někdy i bez významu. Místo toho mravenci dosáhli udržitelné rovnováhy, kterou by si lidé dobře vedli, říká Schultz.
"Pěstují monokulturu, ale existují všechny druhy bakterií a dalších mikrobů, které mohou být neškodné nebo dokonce prospěšné, " říká Schultz. "Je to jako malý ekosystém, který kultivují." Podobně v lidském zemědělství, "když pěstujeme plodinu, nejsme jen pěstování něčeho jako kukuřice, " dodává. "Pěstujeme také všechny tyto mikroby v půdě a pravděpodobně existuje optimální ekologická směs mikrobů, která je nejlepší pro zdravou půdu a zdravou kukuřici."
Místo mravenčí kolonie ve větším místním ekosystému může také vést několik lekcí pro lidské zemědělce, poznamenává Schultz. Představte si kolonii křídel jako jediného velkého pasoucího se obratlovce: Kombinovaná váha kolonie je podobná hmotnosti řekněme krávy a může spotřebovávat podobná množství místní vegetace za podobné časové období.
"Proč prostě nevymažou veškerou vegetaci v oblasti a nemusí se pohybovat?" Zeptá se. Jedním z důvodů je to, že místní vegetace se také vyvinula v synchronizaci s koloniemi. Strom, který se pasou k smrti mravenci, může začít exprimovat toxin, díky kterému jsou jeho listy nezničitelné houby mravenců, což způsobuje jejich pohyb, takže se strom může regenerovat.
"Nedělají to úmyslně; není to, jako by se vědomě rozhodli, že nedegradují strom, “dodává.„ Celý místní ekosystém a všechny organismy v něm se však vyvinuly do jakési stabilní země, která produkuje tento druh udržitelného zemědělství. “Od zdá se, že nejmenší z nás, může vyvstat větší ponaučení.
