Ko so ljudje začeli kmetovati pred približno 12.000 leti, so za vedno spremenili prihodnost naše vrste. Naši predniki so bili ekološki pionirji, ki so odkrivali in gojili najdragocenejše pridelke, jih spreminjali, da bi nahranili celotne skupnosti in tako temeljito preoblikovali prostoživeče pridelke, da so za preživetje postali odvisni od ljudi. Kmetijstvo je po besedah Genografskega projekta National Geographic "posejalo seme za moderno dobo."
Sorodne vsebine
- Preučevanje mravlje "Nosi" bi lahko vodilo do boljših repelantov
- Kako so ljudje pomagali mravljam v invaziji na svet
- So bili mravlje prvi kmetje na svetu?
Toda ljudje so zamujali v igro. V času, ko so naši predniki začeli svojo neolitično revolucijo v svetu, so mravlje že 60 milijonov let gojile glive v južnoameriških pragozdovih. Ti kmetijski čarovniki so uporabljali prefinjene tehnike, ki nas tekmujejo - vključno s posevki, ki so danes v naravi neznani in tudi brez svojih kultivatorjev ne morejo preživeti.
Zdaj so Smithsonski raziskovalci natančno določili, kdaj in morda zakaj so mravlje razvile te izjemne tehnike kmetovanja. Z ustvarjanjem evolucijskega drevesa mravlje, ki gojijo glive, poročajo, da je revolucijo v mravljinskem kmetijstvu morda spodbudila dramatična sprememba podnebja pred približno 30 milijoni let. Še več, kmetijski sistemi, ki so nastali iz te revolucije, imajo danes še nekaj lekcij za ljudi.
Danes je znano, da v Amerikah in na Karibih gojijo glive približno 240 vrst atijskih mravelj - med njimi tudi listnati listi. Njihove podzemne rastline gojijo kompleksne, kmetijsko zasnovane družbe, ki niso samo trajnostne in učinkovite, ampak tudi odporne proti boleznim in škodljivcem. Te pomanjkljive kmete združuje skupna strategija: Hranijo se za koščke vegetacije, vendar je ne jedo. Namesto tega ga uporabljajo za nego svojih dragocenih gliv, ki jih gojijo v industrijskem obsegu.
V teh primerih so glive popolnoma izolirane v podzemnih vrtovih, ki se pogosto nahajajo v suhih negostoljubnih habitatih, kjer njihovi divji sorodniki ne morejo preživeti. Prav tako ne morejo pobegniti, kar pomeni, da se divje in domače glive ne morejo zbrati in zamenjati genov. Kot rezultat te izolacije so se udomačene glive razvile v popolni soodvisnosti s svojimi kmeti. Mravlje se namreč močno zanašajo na svoj pridelek, da ko kraljičina hči ustanovi novo kolonijo, vzame s seboj košček materinega glivičnega vrta, da začne svoj.
"Glive, ki jo gojijo, nikoli ne najdemo v divjini, zdaj so popolnoma odvisne od mravelj, " razlaga entomolog Ted Schultz, kustos mravov v Nacionalnem muzeju narave zgodovine Smithsonian. "To je kot veliko naših pridelkov. Gojimo tako zelo spremenjene stvari, da obstajajo v oblikah, ki jih v naravi ne najdemo več. "
V študiji, objavljeni 12. aprila v reviji Proceedings of the Royal Society B, sta Schultz in njegovi sodelavci uporabili nova genska orodja, da so razkrili korenine te nenavadne ureditve. Schultz in njegova ekipa sta ustvarila evolucijsko družinsko drevo mravi, ki gojijo glive, in izkoristila shranjevanje genetskih podatkov za 78 vrst mrav, ki gojijo glive, in 41 vrst nekmetijskih mravelj. Največ je nabiral Schultz v desetletjih na terenu.
Raziskovalci so uporabili ta genetski zapis - ki je vseboval sekvence DNA na več kot 1500 mestih genomov za vsako vrsto -, da bi utemeljili življenje z živih vrst in opredelili skupne prednike današnjih rodov mravlje. Te genetske podatke so utemeljili z nekaj ključnimi fosili mravlje, ki so jih uporabili za pomoč pri umerjanju datumov sprememb, ki so jih našli v njihovi analizi DNK.
S temi podatki je Schultzu uspelo razvozlati, ko so te mravlje naredile ključni evolucijski napredek k naprednejšemu kmetijstvu - pa tudi razvil teorijo, zakaj.
Ted Schultz, kustos mravov v Smithsonianovem naravnem muzeju, hrani laboratorijsko gnezdo mravlje nižjega gojenja, medtem ko stoji poleg laboratorijskega gnezda višjih gliv, ki rastejo na listih. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Podatki DNK kažejo, da je ta preskok sovpadel z dramatičnimi spremembami starodavnega podnebja. Zdi se, da so mravlje razvile svoje napredne sisteme kmetovanja nekje po tem, ko je svetovni hladilni dogodek začel zniževati temperature po vsem svetu pred približno 35 milijoni let. Posledica tega je, da so mokri deževni gozdovi njihovih prednikov lovcev in nabiralcev v sušilna okolja spodbudili kmetijske inovacije, saj so mravlje vzdrževale nadzorovane pogoje, da so njihovi glivični vrtovi rasli.
"Izgleda, da je bil kakšen prednik višjih mravljincev, ki rastejo, v njem živel v suhem ali sezonsko suhem habitatu, " pravi Schultz. "Torej, če mravlje gojijo vlažne glive, ki ljubijo habitate, in jih odstranijo v suh habitat, to je nekako tako, kot ljudje, ki vzamejo enega od svojih domačih doma iz njegovega domačega območja."
"Na splošno, ko udomačimo stvari, jih izoliramo v ploskve in poberemo seme iz tistih, ki so nam najbolj všeč, in ta semena nadaljujemo, " nadaljuje. "Če imate glivico, katere sorodniki živijo v mokrem gozdu in jo odpeljete v suh habitat, ne more več pobegniti ... Sčasoma, izolirana na stotine tisoč ali milijonov let, je to zelo dobro priložnost za udomačitev. "
Toda glivice niso bile edine, ki so se preobrazile. Hkrati se je mravljin rod začel močno diverzificirati. Njihovi genomi so se premikali z lovskega nabiranja na kmetijstvo in spet, ko so bile sprejete višje oblike gojenja gliv. Schultz in sodelavci so v prejšnjih raziskavah ugotovili, da so mravlje verjetno izgubile sposobnost tvorjenja ključne aminokisline, arginina, ker so imele pripravljen vir v glivah - in so zdaj postale odvisne od tega vira.
Mikologi, ki preučujejo isti sistem, ga lahko vidijo kot tistega, v katerem so glive uporabljale mravlje, ne pa obratno. "Za glive se morda sliši slabo, vendar tudi v njihovo korist. Vse njihove potrebe so nagnjene, "pravi Diana Six, entomologinja z univerze v Montani. "Mislim, da glive resnično manipulirajo tudi s situacijo."
Šest, ki ni bil vključen v raziskavo, dodaja, da so Schultz in njegovi sodelavci lahko raztrgali kompleksno evolucijsko zgodbo, ki ni podprla številnih prejšnjih domnev, in sicer, da bi evolucijo gliv, ki ljubijo vlago, vodili pritiski v vlažnih deževnih gozdovih, kjer so živeli. "Ideja, da mora biti s temi simbiozami nekaj, kar uveljavi to specifičnost, in da je izoliranost pripeljala do te skrajne odvisnosti ... Resnično ima veliko smisla, " pravi Six. "Toda ljudje potrebujejo, da malo razmislijo, da bi našli takšne odgovore."
Napredno mravlje kmetijstvo se, kot lahko pričakujete, razlikuje od človeških prizadevanj na nekaj očitnih načinov (manj traktorjev, za enega). Kljub temu pa Schultz verjame, da se lahko nekaj naučimo iz opazovanja, kako ena izmed redkih drugih vrst kmetijstva - vključno s termiti, hrošči in čebelami - neguje svoje pridelke.
Na primer: Tako kot nekateri industrijski kmetje tudi mravlje, ki gojijo glive, gojijo eno vrsto pridelka. Vendar jim to uspe, ne da bi podlegli sovražnikom, kot so bolezen ali škodljivci, ki ogrožajo človeške rastline, ko izgubijo gensko raznolikost. Mravlje dosežejo ta izjemen podvig tako, da svoje podzemne vrtne prostore ohranijo brezhibne, da omejijo možnost bolezni in proizvajajo nekakšen naravni antibiotik, ki deluje kot pesticid, in se bori proti parazitskim glivam, ki ogrožajo njihov vir hrane.
Te strategije učinkovito nadzorujejo patogene, vendar jih ne odstranijo, kot to počnejo ljudje, včasih tudi brez pomena. Mravlje so namesto tega dosegle trajnostno ravnovesje, ki bi ga ljudje dobro opazovali, pravi Schultz.
"Gojijo monokulturo, vendar obstajajo vse vrste bakterij in drugih mikrobov, ki bi lahko bili benigni ali celo koristni, " pravi Schultz. "Tako kot majhen ekosistem, ki ga gojijo." Podobno je pri človeškem kmetovanju, "ko gojimo pridelek, ne gojimo le nekaj podobnega koruzi", dodaja. "Prav tako gojimo vse te mikrobe v tleh in verjetno obstaja optimalna ekološka mešanica mikrobov, ki je najboljša za zdravo zemljo in zdravo koruzo."
Kolonska mravlja v širšem lokalnem ekosistemu ima lahko tudi nekaj lekcij za človeške kmete, ugotavlja Schultz. Zamislite kolonijo listov kot eno veliko pašno vretenčarje: Skupna teža kolonije je podobna kot pri kravi in lahko porabi podobne količine lokalne vegetacije v podobnem obdobju.
"Zakaj ne bi samo izbrisali vso vegetacijo na območju in se morali premakniti?" Eden od razlogov je, da se je lokalna vegetacija razvijala tudi sočasno s kolonijami. Drevo, ki ga mravlje pasejo do smrti, lahko začne izločati strup, zaradi česar so njegovi listi neprimerni za mravlje glive, zaradi česar se lahko premikajo naprej, da se drevo lahko regenerira.
"Ne delajo namerno; ni tako, kot da se zavestno odločijo, da drevesa ne bodo podrli, "dodaja." Toda celoten lokalni ekosistem in vsi organizmi v njem so se razvili v nekakšno stabilno stanje, ki ustvarja tovrstno trajnostno kmetijstvo. " najmanjši med nami, se zdi, da se lahko pojavijo večje lekcije.
