Pod krošnjami deževnega gozda se nizka strupa od žuželk razvije v periodične crescendos, ko listje rjave in mandarine večje od krožnikov za večerjo spušča z vej zgoraj. Škrlatne makave in rumeni tukani izdajajo vrtoglave klice. Opice kapucine spuščajo detrit z dreves na štiri biologe, ki se odpravljajo po dežju amazonskega deževnega gozda, le nekaj ur vožnje severno od Manausa v Braziliji. Znotraj tega velikega trakta džungle, ki teče neprekinjeno na stotine kilometrov do venezuelske meje, lovijo namige, da bi razložili izjemen evolucijski dogodek.
Sorodne vsebine
- EO Wilson poziva znanstvenike jutri, naj iščejo neodkrita bogastva Zemlje
Nekje blizu tega mesta pred 50 milijoni let, potem ko so dinozavri izginili, so nekatere mravlje začele gojiti in jesti glive. Od vseh živali na zemlji samo te mravlje, več vrst hroščev in termitov - in seveda človek - gojijo svojo hrano. To novo plemensko mravlje, attini, je nekako potekalo - od antropomorfnega - od lova nabiralcev do kmetov. Kako in zakaj so to storili, ostaja mučna skrivnost.
Ted Schultz, raziskovalni entomolog iz Nacionalnega prirodoslovnega muzeja Smithsonian Institution, poklekne z intenzivnostjo priprošitelja na vhodu v mravlje gnezdo. Za debelimi lečami ima mops iz katranskih črnih las in oči, ki spominjajo na velike oglje. Predmet njegovega zanimanja je gnezdo listnic, ki je najbolj razvidno od atinskih mravelj.
Dvajset metrov navzgor v bližini dreves trobentice, mravlje na sveže vzkaljenih listih, odprta mandibula in izrezljajo elegantne polmesece. Te potaknjence, ki tehtajo do desetkrat več kot jih, naložijo na hrbte in se odpravijo proti domu in se vrtijo po drevesu po valoviti liniji, za razliko od pasu tipalnih klavirjev. Mravi, ki nosijo elegantne neonsko-zelene klobuke, že od malega izgledajo kot da plešejo.
Ostali tokovi listnikov segajo iz senc čez krhka, odmirajoča listja, na jasen vilmilionsko peščeno zemljo okoli kraterjev v umazaniji. Sprehodijo se mimo večjih mravelj z velikimi čeljustmi, ki stojijo v bdijenju blizu vhoda v gnezdo, iztekajo pa se v dolge, krive podzemeljske kanale, ki se odprejo na tisoče komor, ki se širijo navzdol in navzven skozi trdno kamnito umazanijo.
Milijoni mravelj na območju velikosti majhne spalnice napolnijo gnezda. Ko se v komorah kosijo lističi, brizgajo listi. Drobne vrtnarske mravlje prevzamejo. Očistijo, obrežejo in stisnejo robove listov, na njih razmažejo lastne izločke in na površini razmažejo. Na te koščke listov, ki jih razporedijo v čedne vrste, mravlje nato namestijo koščke domačih gliv.
Schultz in njegov tesni sodelavec Ulrich Mueller, vedenjski ekolog z univerze v Teksasu v Austinu, verjameta, da je sposobnost listavcev za gojenje in nabiranje gliv podobna človeškemu kmetijstvu. Predlagajo celo, da se človek nekaj nauči od mravelj in opozarja na nedavno odkritje, da atini uporabljajo antibiotike za pregled bolezni v vrtovih gliv. "Ste že kdaj poskusili, da bi bilo v tropih ostalo kaj škodljivega za več kot nekaj sekund?" Pravi Schultz. "To je neverjeten dosežek." Morda, predlaga, skrbno preučevanje mravelj bo ljudem omogočilo, da se bodo borili z boleznijo ali bolj trajno kmetovali. "Te mravlje imajo pozitiven odzivni sistem - 50 milijonov let trajnostnega kmetijstva, " pravi Schultz.
Ta izjemen zapis se zdi še posebej močan tukaj v deževnem gozdu. Med vožnjo proti severu na novi, 1.000 milj avtocesti, ki vodi od Manausa do Caracasa, je viden vzorec ribjih kosti, ki odstranjuje velike plaste Amazonije, z novimi cestami, ki se sekajo po umazaniji, se odpirajo v vse smeri. Nasprotno pa "sekirji ne premetavajo stvari", ugotavlja Schultz. "Lahko bi si zamislili veliko scenarijev, kjer se mravlje v teh gozdovih samo povečajo in povečajo, kjer bi to kmetijstvo prepeljali do točke, ko bi prevrnili celoten sistem. Ampak ne. "
Schultz in Mueller sta se vrnila v Amazonijo in poskušala ugotoviti, kako je prva mravlja - mati vseh vrtnarskih mravelj - začela gojiti hrano iz svoje kolonije. Kako je izgledala? Kako se je obnašala? In kako je na Zemlji uspela tako pomembna preobrazba?
Ljudje že stoletja vabijo morske mravlje. Popol Vuh, starodavna majevska kronika, je slavil njihove inteligence in komunikacijske sposobnosti. Charles Darwin je ob prvem obisku brazilskega tropskega gozda presenetil njihovo vseprisotnost in delavnost. "Dobro utečene poti se odcepijo v vse smeri, na katerih je mogoče videti vojsko neskladnih krmil, " je zapisal leta 1839.
Nekaj desetletij pozneje je veliki angleški naravoslovec Henry Walter Bates, ki je v svoji mojsterski nalogi The Naturalist on the River Amazons iz leta 1863 zabeležil industrijo in gracioznost lesorejev, prav tako zabeležil bolj spodoben pogled - na lokalne kmete, ki so mravlje ocenili kot "grozne" škodljivec. "Tudi Bates je, tako kot drugi opazovalci, mislil, da so sečniki svoje potaknjence uporabljali kot zaščito pred dežjem. (Imenujejo jih tudi mravi za sončnike.) Inženir in ekolog samouk Thomas Belt je končno ugotovil, kako se listi dejansko uporabljajo. Med rudarsko operacijo v Nikaragvi je Belt izkopal dve gnezdi listnice. Na njegovo presenečenje je lahko našel malo znakov odrezanih listov. Po natančnem pregledu spužvasto rjavega materiala, ki je zapolnjeval prekate, je Belt opazil "delno razdeljene koščke listov, rjave barve in zaraščene in rahlo povezane z minuto belo glivo. . . Belt je zapisal leta 1874, "v resnici so pridelovalci gob in jedci."
Kmalu zatem je William Morton Wheeler, dekan za raziskave mrav na Harvardu, napisal celo knjigo o pridelovalcih gliv. Edward O. Wilson, ki bo pozneje nasledil Wheelerja kot vrhunskega mravljega učenjaka na Harvardu, je imenoval lekarne "med najnaprednejše izmed vseh družbenih žuželk."
Toda raziskovalci, ki so poskušali bolje razumeti Beltove prelomne opazke, so se znašli pred velikimi ovirami, zlasti ko je šlo za določanje vrste gliv, ki jih mravlje rastejo. Znanstveniki glivo ponavadi prepoznajo po sporoforju, delu rastline, ki proizvaja spore. Na mravljih vrtovih pa sporoforji le redko dokazujejo razloge, ki ostajajo nejasni. "Kot da bi mravlje kastrirale glivico, " pojasnjuje Schultz. (V bistvu mravlje razmnožujejo glive s pomočjo potaknjencev.) Manjkalo je metode za prepoznavanje vrst gliv, znanstvenikom je manjkalo polovice zgodbe.
Tu so stvari stale, ko sta Mueller in Schultz konec 80. let prvič prečkala poti na CornellUniversity. Tam so se združili s strokovnjaki za glive Ignacio Chapela, ki je zdaj na kalifornijski univerzi v Berkeleyju, in Stephenom Rehnerjem iz ameriškega ministrstva za kmetijstvo v Beltsvilleu v Marylandu. Chapela je posamezne seve glive potegnila z mravljinskih vrtov in jih ohranila pri življenju. S pomočjo tehnike molekularne genetike je Rehner nato opisal razlike med različnimi sevi. Schultz je te rezultate primerjal s svojo analizo DNK povezanih mravelj. Leta 1994 je četverica v reviji Science objavila študijo, v kateri je dokumentirala interakcijo med glivami in mravljami. "Zdaj je jasno, " so zapisali, "da je bilo vedenje gojenja gob izjemno redek dogodek, ki se je zgodil le enkrat v evolucijski zgodovini mravelj." Najbolj izpopolnjeni atti, prepričani raziskovalci, so se razmnoževali. eno vrsto gliv za vsaj 23 milijonov let.
V nadaljnjih poročilih štiri leta pozneje so Mueller, Rehner in Schultz spremenili sprejeto modrost in trdili, da so attinske glive pogosto različne vrste - ne le ena, ki so jo obiskale matice od gnezda do gnezda. Znanstveniki so zapisali, da so bolj "primitivni" atini svoje glive včasih delili med seboj, tudi z daljno sorodnimi vrstami mravlje - različico, ki so jo predlagali biologi, o kolobarjenju. "Lahko pokažemo, da je neuspeh pridelka glavno vprašanje v njihovem življenju, " pojasnjuje Mueller. "Naredijo enako, kot so storili ljudje, in pri sosedih poiščejo zamenjavo, včasih ga ukradejo, včasih tudi prekorejo in ubijejo sosede. To smo pokazali v laboratoriju. Naslednja logična stvar je, da jo poiščemo v naravi. "
Nagnjenost znanstvenikov, da bi podobno mravljinčkam podobno človeško kmetijstvo pritegnili kritike. Naomi Pierce, harvardska specialistka za interakcije med mravljami in rastlinami, pohvali njihovo terensko delo, vendar meni, da morda mravlje v kmetovalce ne bodo preveč odnesle stvari. "Težava je v tem, da te metafora lahko ujame, " pravi. Mravlje seveda niso zavestno razvijale kmetijstva. Ignacio Chapela, če človeški načrt načrtuje na mravlje, lahko raziskovalce oslepi zaradi razlogov, zakaj mravlje počnejo tisto, kar počnejo.
Medtem ko sta Mueller in Schultz delala odnos mravov do gliv, je skupina biologov z univerze v Torontu opazila - in se spraševala o - prisotnosti obstojne in pustošne plesni, imenovane Escovopsis, v atinskih vrtovih. Kako je bilo, so vprašali, da ta močan parazit ni redno premagal atinskih gnezd? Upoštevajoč bel prah na spodnji strani atinskih mravelj so ga na koncu opredelili kot vrsto bakterij, Streptomyces, ki izločajo antibiotike. Antibiotiki so hranili Escovopsis . Še pomembneje je, da so to počeli v daljšem časovnem obdobju, ne da bi Escovopsis postal popolnoma odporen.
Morda obstaja nekakšna "postopna tekma z orožjem", pravi Cameron Currie, eden izmed raziskovalcev v Torontu (zdaj na Univerzi v Kansasu), v katerem se atinski antibiotiki nenehno prilagajajo kakršni koli odpornosti, nastali v Escovopsisu . Parazit se ne odstrani v celoti, niti gnezdo ne preplavi. Currie zdaj poskuša ugotoviti, kako dolgo traja ta kemični navzkrižni ogenj.
Primer simbioze med mravlje in glivicami je bil nenadoma prikazan s štirimi glavnimi igralci - ali petimi, če štejemo antibiotike, ki jih proizvajajo bakterije. Ko ti antibiotiki ne naredijo trika, mravlje izsekajo okužene koščke glive in jih povlečejo daleč stran od gnezda.
V deževnem gozdu se zora še ni prebila; nočne mravlje Blepharidatta, tesne sorodnike attinov, še vedno delajo, vlečejo drobnozrnata žita, ki jih je Mueller razširil okoli ponoči. Vaba je pustila Muellerja, da sledi Blepharidatti do njihovega gnezda. Ker opažajo Blepharidatto, na kateri ne rastejo glive, ki nosi okoli sebe koščke prosto živečih gliv, Mueller sumi, da so morda sami na robu gojenja. Muellerja še posebej zanimajo poskusi, v katerih Blepharidatta premikajo gruče glive bližje gnezdu. "Iščemo nekaj zelo globokega v evolucijski preteklosti, " pravi Mueller. »Nekatere mravlje v teh gozdovih so se začele povezovati z glivicami. In ta prehod je enak prehodu, ki ga je opravil človek. "
Mueller vklopi žaromet. "Poskušamo izslediti stvari, toda prednika seveda ne bomo našli, " pojasnjuje. "To, kar iščemo, je vrsta, ki je ohranila nekatere lastnosti, ki so bile značilne za prednika." Ni podobno, kako jezikoslovci obiskujejo osamljene narode, da bi preučili, kako so se vzorci govora spremenili, pravi. "To je nekaj takega, kar počnemo tukaj, in gledamo, kako bi najprimitivnejše vedenje lahko prineslo bolj zapleteno vedenje." Evolucija, z drugimi besedami, deluje manj urejeno kot jasne črte, ki se jih morda spomnite iz srednje šole in še več kot film, v katerem se lahko zaporedja ponovijo, ostanejo nespremenjena ali celo tečejo nazaj v nekakšno protiupravo.
Muellerjeve hlače so prepojene z znojem in blatom, v vratu in rokah so mu plamteči kokoši, komarji pa brenčijo ob ušesih. "Malo smo nenormalni v svojih obsesijah, " priznava. "Res smo v skrajnosti. Kdo bi se še znojil v gozdu, da bi našel te neumne mravlje! "
Mueller pravi, da ga hrošči "niso preveč zanimali." Morda je bilo to zato, ker je njegovega očeta, botanika kemične družbe Bayer, prizadela skrivnostna tropska bolezen, ki jo je sklenil na odpravi v El Salvador, ko je bil Ulrich komaj 4 leta. Mueller je imel 9 let, ko je zaradi bolezni umrl njegov oče. Po opuščanju iz zdravstvene šole je prebral kontroverzno knjigo Edward O. Wilson Sociobiologija (prizadevanje, da bi v enem velikem sintezi povezal vedenje vseh živali, od mravelj do ljudi). Takoj je vedel, kaj želi s svojim življenjem, da je uporabil "evolucijski pristop k razumevanju vedenja živali, družbenega vedenja in nato človeškega vedenja."
Tudi Schultz je do mravelj prišel po krožni poti, na katero je vplival Wilson. Sin staršev, ki niso hodili na fakulteto, je vzgojen v majhnem mestecu z modrimi ovratniki južno od Chicaga, hodil v strogo luteransko šolo. Tam ga je eden od učiteljev skušal prepričati, da so "kosti dinozavra ravno Bog zakopali v tla, da bi preizkusili našo vero."
Potem ko je v začetku 70. let prejšnjega stoletja zapustil univerzo v Chicagu in se odpravil proti zahodu do San Francisca, je Schultz opravil vrsto delovnih mest - zobni tehnik, oblazinjenje vodne postelje in tiskar, preden se je preizkusil v vlogi pisca kritičnih esejev o paranormalnih pojavih ( "Krvavice iz vesolja" in "Neznanci kot znanost"). Na poti v službo je nekega jutra Schultz, takrat pri svojih 30-ih, začel brati Wilsonovo družbo žuželk . Mravlje so ga privlačile, ker je združeval "estetsko privlačnost" z oprijemljivostjo. "Preganjal sem veliko stvari, ki so me napolnile s čudom, " se spominja Schultz. "Vendar sem potreboval merilo, da ugotovim, da niso samo tiste stvari, za katere se zdi, da so napolnjene s čudom, ampak tiste, za katere se zdi, da so napolnjene s čudom in so resnične ."
Čeprav je na tisoče mravelj iz več deset vrst na poti skozi gosto listno stelje, je Schultz pritrjen na posebnega samotnega mravlja, ki je obrezal košček divje gobe in plen vleče čez hlod, ki se muči pod svojo obremenitvijo. "Hej, to moraš videti!" Schultz zavpije k Muellerju. To je Trachymyrmex, med bolj pridobljenimi ali "višjimi" attini.
Schultz je navdušen. In presenečena. Čeprav je prebral o atinih, ki nosijo divje glive v svoja gnezda, še nikoli ni videl, da bi to dejansko storil. In zakaj bi? Vnos nezdružljive glive lahko celo uniči ali celo uniči celoten mravljišče. Kaj se tukaj dogaja?
"To je sestavljanka, " pravi Schultz. "Pričakoval bi, da bodo mravlje zelo izbirčne glede tega, kaj vnesejo v gnezdo, da imajo nekakšno senzorično pristranskost, ki sprejema" dobre "glive in zavrača vse" slabe "." Mueller ugotavlja, da številne rastline mravlje uporabljajo za razpršijo semena, čeprav ostaja nejasno, ali mravlje izbirajo, kaj bodo pobrali ali se le odzivajo na zapeljevanje rastlinskih izločkov.
Schultz je videti vrtoglavo, čeprav bi mravlje in njegove glive lahko obrnile na glavo veliko stvari, ki jih je napisal on in njegovi sodelavci, da ne omenjam večine svojih domnev. "Mogoče ni, da je mravlja našla glivico, " s krikim nasmehom predlaga Mueller. "Mogoče je gliva našla mravlja."
Tako Schultz kot Mueller zaslužita sodelavce, ki jih obsedijo glive, ker jih vodijo k ideji, da glive profitirajo toliko od odnosa do mravelj, kot so mravlje od gliv. Glivični kloni, ki jih mravlje vodijo, jih varujejo in se nahajajo v velikanskih vrtovih, uživajo v reproduktivnih zmogljivostih, ki presegajo tisto, kar bi lahko dosegli brez nadzora. Konec koncev, prosto živeče glive pogosto obstajajo na le drobnem vzorcu listnih steljev, ki se razmnožujejo le enkrat ali dvakrat, preden izumrejo. Znotraj gnezda postane gliva po mnenju Stephena Rehnerja "nesmrtna v primerjavi s katerim od njihovih divjih sorodnikov."
Morebiti so glive razvile trike, s katerimi so mravlje zavedele, da bi jih premikale in nabirale. Sekrecije na površini gliv bi lahko delovale kot droge, ki spreminjajo misel, in mravlje upognejo v službo glivic. „Mislim, da druge glive nenehno poskušajo prekršiti kemične kode, ki mravljiščam pomagajo prepoznati glive na vrtu, rekoč:„ Hej, prav imam okus in vonjam! Ne moreš se mi upreti. Poberi me in me odpelji domov, "Šulc razmišlja. "Ne podcenjujte moči glive, " intonira Mueller.
Dejansko se Schultz že naslednje popoldne vrne z izleta z impresivnimi dokazi o tej moči. Naletel je na velikanskega črnega mravlja, ki ga lokalno poznajo kot bala - srdito, z močnim žarom - zapeto na vrhu veje grmičevja. Bilo je togo in mrtvo. Z zadnjega dela mravlje glave je štrlel rjavi sporofor, kot v različici filma Tujček . Gliva je okužila mravlje telo, ki raste v notranjosti in ga zaužije. Potem je goba očitno z nekaterim še odkritim katalizatorjem mravljino pozvala, naj se povzpne na vrh veje, kjer se lahko njene spore v največjo korist razširijo. Tam je sporoforo brizgal skozi mravlje glavo in sproščal svoje spore.
Schultz amblet, žepi na majici in hlačah, natrpanih z vialami, napolnjenimi z alkoholom. Ustavil se je poleg hloda in brcnil z lubja. Odstrani pol ducata Acromyrmexa, lističev, ki pogosto gnezdijo v hlodih. Pod alarmiranimi žuželkami cvetijo rjave in rjave glive. "Bili bi presenečeni nad tem, koliko vrtov je gob v gozdu, " pravi Schultz. "Vsepovsod so."
Čez hribolaz, ki kleči v umazaniji, vohuni drobno bitje v prahu z vihtajočo se glavico. To je Cyphomyrmex, med najmanj preučenimi attini. Schultz se nagne nad to bitje, ki ni večje od vejice, in ga pozorno opazuje.
Terensko delo v Amazoniji je veliko bolj enostavno kot genska analiza mravljinških trupel v udobju Schultzovega klimatiziranega laboratorija v Washingtonu, DC. Toda to je edini način, da "doživimo resnično, nefiltrirano biologijo, " pravi. "Ta kompleksnost je skoraj zagotovljena, da vas bo nagradila z nečim, česar niste pričakovali." Morda se bo Cyphomyrmex odpovedal enemu majhnemu koščku sestavljanke, ki sta si ga Schultz in Mueller posvetila kariero. Pri reševanju nekaterih največjih vprašanj v kozmosu Schultz pravi, da je med preučevanjem mravljinčeve grozljive hoje najbolje, da »razmišljamo majhno. To je tisto, kar je super, če ste tukaj. Razmišljanje majhnih odpira vse možnosti. "
