Муравьи-фермеры: история сельского хозяйства, длящегося 60 миллионов лет

Международная группа учёных, включая специалистов Смитсоновского института, выяснила, что южноамериканские муравьи начали выращивать грибы вскоре после вымирания динозавров. Гены муравьёв-фермеров и их грибных «культур» раскрывают удивительно древнюю историю взаимной адаптации. Эта эволюционная «синергия» привела к появлению у некоторых видов — муравьёв-листорезов — сельского хозяйства промышленного масштаба, превосходящего по эффективности человеческое.

Ключевые главы истории муравьиного земледелия записаны в генах как насекомых, так и их грибных культур. Команда под руководством Якобуса Бумсмы, научного сотрудника Смитсоновского института тропических исследований и профессора биологии Копенгагенского университета, изучила гены семи видов муравьёв-фермеров и их грибов, чтобы понять развитие этого партнёрства.

Основные этапы эволюции

• 55–60 миллионов лет назад: муравьи из трибы Attini перешли от образа жизни охотников-собирателей к примитивному фермерству. Они выращивали грибы на разлагающейся древесной растительности. Эти медленнорастущие грибы поддерживали существование небольших колоний.
• 25 миллионов лет назад: одна линия муравьёв начала культивировать грибы, которые производили богатые белком луковицы. Более питательная пища позволила увеличить размер колоний.
• 15 миллионов лет назад: появились муравьи-листорезы. Они ежедневно срезают и засевают свои подземные «фермы» свежими зелёными листьями, выращивая полностью одомашненный вид грибов в промышленных масштабах. Такие фермы могут поддерживать колонии численностью до миллионов особей.

Результаты одомашнивания

Доместикация изменила обоих партнёров:

• Гриб листорезов, в отличие от своих предков и диких родственников, утратил способность производить ферменты для переваривания древесины и стал полностью зависеть от зелени, которую приносят муравьи.
• Взамен гриб производит плодовые тела, наполненные белками, необходимыми для роста муравьёв.
• Муравьи эволюционировали специальные ферменты для лёгкого переваривания этой «супер-еды» и не могут питаться ничем другим.

Неспособные выжить друг без друга, листорезы и их грибы образуют крупнейшие колонии среди всех муравьёв-фермеров и являются доминирующими фитофагами в неотропических лесах.

Сравнение с человечеством

Для сравнения: люди начали примитивное земледелие около 10 000 лет назад, а к промышленному сельскому хозяйству перешли лишь в прошлом веке. По словам Бумсмы, успех муравьёв-листорезов эквивалентен тому, как если бы человечество к временам Древней Греции научилось выращивать один универсальный, устойчивый к болезням, вредителям и засухе суперпродукт в промышленных масштабах.

Исследование, опубликованное в Nature Communications, — один из первых проектов, изучающих полный геномный набор и муравьёв, и грибов. Соавтор работы Тед Шульц из Национального музея естественной истории Смитсоновского института отметил, что данные геномов пяти муравьёв и шести грибов находятся в открытом доступе, что позволит продолжить их изучение.