W czasach, gdy ogromny meteoryt doprowadził do wymarcia dinozaurów, mrówki już zaczęły hodować grzyby

Zdjęcie: Alex Dziki

Te mrówki nie jedzą liści — zamiast tego przynoszą je do swoich kolonii, aby nakarmić grzybnie, które zapewniają pożywienie dla mrówek. W badaniu opublikowanym w czwartek w czasopiśmie „Science” naukowcy odkryli, jak długo mrówki hodują grzyby, analizując DNA. Okazało się, że przez 66 milionów lat te owady były jednymi z najmniejszych rolników na świecie, częściowo dzięki meteorytowi, który uderzył w powierzchnie Ziemi, uruchamiając łańcuch zdarzeń prowadzących do wymarcia dinozaurów. Grzyby należą do królestwa organizmów, które jest bliżej spokrewnione ze zwierzętami niż z roślinami, a wiele z nich odżywia się rozkładającymi się roślinami. Niektóre kolonie grzybów tworzą owocniki, które znamy jako grzyby. Są one częścią cyklu ich rozwoju, a jednocześnie produkują także rozgałęzioną sieć nitkowatych struktur zwanych strzępkami. Dokładnie 150 lat temu naukowcy po raz pierwszy odkryli, że mrówki liściarki hodują grzybnie w swoich mrowiskach, karmiąc je kawałkami liści, a w zamian zjadając końcówki grzybni. „Mrówki uprawiają rolnictwo tak samo jak ludzie” - powiedział dr Ted R. Schultz, entomolog i kurator wystawy błonkówek w Narodowym Muzeum Historii Naturalnej w Waszyngtonie, który jest pierwszym autorem badania. „Mają małe mózgi, a mimo to potrafią zachowywać się w sposób tak skomplikowany”. Według Schultza, wiedza o praktykach rolniczych mrówek, które od wieków przynoszą korzyści zarówno owadom, jak i grzybom, mogłoby również kiedyś pomóc ludziom w opracowaniu skuteczniejszych metod rolniczych.

Mrówki rolnicy uprawiają grzybnie

Schultz bada mrówki hodujące grzyby, w tym liściarki, już od ponad 35 lat i chce dowiedzieć się, jak wykształciło się to niezwykłe zachowanie. Aby prześledzić rozwój relacji między mrówkami a grzybami, Schultz i jego współpracownicy stworzyli skomplikowane drzewa genealogiczne. Dzięki próbom DNA 475 gatunków grzybów, w tym 288 gatunków, o których wiadomo, że są hodowane przez mrówki, badacze zrekonstruowali, jak te organizmy są ze sobą powiązane. Zespół badaczy, zrobił to samo dla 276 gatunków mrówek, w tym 208 gatunków, które uprawiają grzyby. Drzewa genealogiczne opierają się na podobieństwie i różnicach w genomach poszczególnych gatunków, a długości gałęzi drzew określane przez to, jak wiele zmian genetycznych występuje między poszczególnymi gatunkami. Te zmienności genetyczne są często związane z czasem, a większa różnorodność zwykle wymaga dłuższego okresu na ewolucję. Dzięki połączeniu wszystkich stworzonych drzew genealogicznych z rzadkimi skamieniałościami grzybów i mrówek, naukowcom udało się ustalić, jak dawno temu mrówki i grzyby rozdzieliły się na rodziny i gatunki, które istniejące obecnie. Badacze odkryli, że przodkowie współczesnych gatunków grzybów hodowanych przez mrówki zaczęli ewoluować 66 milionów lat temu, w czasie, gdy ogromny meteoryt uderzył region, obecnie znany jako Półwysep Jukatan w Chicxulub w Meksyku. Chmura pyłu, która powstała w wyniku uderzenia zablokowała słońce, co spowodowało dramatyczne wyginięcie roślin i zwierząt, w tym dinozaurów (z wyjątkiem ptaków). Jednak spowodowane zniszczenie i rozkład okazało się świetną okazją dla rozwoju grzybów rozkładających martwe rośliny. „Istnieją dowody na to, że grzyby rozprzestrzeniły się tuż po wymieraniu kredowym” - powiedział Schultz. Przodkowie współczesnych mrówek liściarek i innych mrówek uprawiających grzyby również zróżnicowali się w tym czasie i wydaję się, że ewoluowali równocześnie z grzybami. Po latach, ewoluowały do tego stopniu, że niektóre mrówki „udomowiły” gatunki grzybów, które dziś występują tylko w mrowiskach. Dr Corrie Moreau, profesor entomologii i biologii ewolucyjnej na Uniwersytecie Cornell w północnej części Nowego Jorku, zgadza się z hipotezą Schultza, że uderzenie meteorytu doprowadziło do rozwoju hodowli grzybów u mrówek. „To jedna z tych rzeczy, których nigdy nie można udowodnić, chyba że zbudujemy wehikuł czasu, ale rozwój hodowli grzybów przez mrówki, zgadzają się z tym, co działo się na całym świecie” - powiedziała nie zaangażowana w badanie Moreau. „Widzimy niemal identyczna relację”.

Korzystny dla obu stron związek

Wspólna historia ewolucyjna wydaje się być korzystna zarówno dla mrówek, jak i grzybów, w ramach zjawiska znanego jako mutualizm. Mrówki zyskują pożywienie, a grzyby dach nad głową. Co więcej, są starannie pielęgnowane przez mrówki i mogą się rozprzestrzeniać, gdy owady zdobywają nowe terytoria. „Kiedy nowa królowa jest gotowa do opuszczenia mrowiska matki i założenia własnego mrowiska, zabiera do ust część grzybicy” - powiedział Schultz. Mrówki i grzyby pomagają sobie nawzajem, ale mogą też pomóc ludziom. „Ludzie uprawiają rolnictwo od 12 000 lat, a mrówki od 66 milionów lat” - powiedział Schultz. Mrówki wykorzystują probiotyki , aby ich plony nie chorowały i wydaję się, że odnoszą większe sukcesy niż ludzie w przypadku swoich upraw. „Ciągle zmagamy się z opornością roślin na antybiotyki i staramy się znaleźć nowe, aby to przezwyciężyć” — zauważył Schultz. „Gdybyśmy dowiedzieli się, jak to robią, nie ma powodu, dla którego tej wiedzy nie można zastosować, aby udoskonalić nasze rolnictwo”.