Муравьиная сельскохозяйственная революция началась 30 миллионов лет назад в сухом климате
Миллионы лет до появления человеческого земледелия под землей процветали обширные сельскохозяйственные системы. Эти подземные фермы, производившие различные виды грибов, культивировались и поддерживались колониями муравьев.
Ученые Смитсоновского национального музея естественной истории, проследив эволюционную историю этих муравьев-грибоводов, выявили ключевой переход в их сельскохозяйственной эволюции. Этот переход позволил муравьям достичь более высокого уровня сложности в земледелии, сопоставимого с практиками человека: одомашнивание культур, которые стали постоянно изолированы от дикой среды и зависимы от своих фермеров.
В исследовании, опубликованном 12 апреля в Proceedings of Royal Society B, сообщается, что этот переход, вероятно, произошел, когда земледельческие муравьи начали жить в сухом климате, где влаголюбивые грибы не могли выжить самостоятельно. К такому выводу пришел коллектив ученых под руководством энтомолога Теда Шульца на основе генетического анализа, выстраивающего эволюционные связи земледельческих и неземледельческих муравьев из влажных и сухих местообитаний Неотропиков.
Два уровня сельского хозяйства муравьев
- Около 250 видов муравьев-грибоводов обнаружены в тропических лесах, пустынях и саваннах Америки и Карибского бассейна.
- Все виды делятся на две группы по сложности их сельского хозяйства: низшее и высшее.
- При низшем земледелии (преимущественно во влажных лесах) грибные культуры иногда "сбегают" из колоний и возвращаются в дикую природу, а муравьи иногда собирают новые грибы из дикой среды. Это позволяет диким и культивируемым грибам скрещиваться.
- При высшем земледелии грибные виды стали настолько зависимы от муравьев, что никогда не встречаются в дикой природе отдельно от своих фермеров. Эти муравьи культивируют высоко "одомашненные" культуры, что позволяет им жить в огромных сообществах с разделением труда.
Ключевые выводы исследования
- Ученые сравнили геномы 119 современных видов муравьев (78 земледельческих и 41 неземледельческого), используя более 1500 участков генома.
- Согласно построенному эволюционному дереву, первые муравьи, перешедшие к высшему земледелию, вероятно, жили в сухом или сезонно-сухом климате.
- Этот переход произошел примерно 30 миллионов лет назад — в период глобального похолодания и расширения засушливых зон.
- Грибы, адаптированные к влажным лесам, не смогли бы выжить в новых условиях самостоятельно, но выжили благодаря заботе муравьев, которые стали регулировать микроклимат в своих подземных камерах (увлажняя или осушая их).
- Эта изоляция в сухой среде привела к полной зависимости грибов от муравьев и их независимой эволюции.
Значение исследования
"Эти высокоразвитые муравьиные общества миллионы лет практикуют устойчивое, промышленное сельское хозяйство. Изучение их динамики и эволюции отношений с грибными партнерами может дать важные уроки для решения наших собственных сельскохозяйственных проблем", — отметил Тед Шульц.
Муравьи создали форму земледелия, обеспечивающую все потребности их общества с помощью одной культуры, устойчивой к болезням, вредителям и засухам, и по масштабу и эффективности сопоставимую с человеческой.