Астероид, погубивший динозавров, мог привести к изобретению «муравьиного сельского хозяйства»

Событие, погубившее динозавров, имело и положительные последствия. Среда с низкой освещенностью, вызванная ударом метеорита около 66 миллионов лет назад, способствовала распространению грибов, питающихся органическим веществом, которого было в избытке из-за массовой гибели растений и животных.

Это создало идеальную возможность для предка группы муравьев начать культивировать эти микроорганизмы, согласно исследованию, опубликованному 3 октября в журнале Science.

Работа позволила установить наиболее точную на сегодняшний день хронологию возникновения культивируемых грибов, которая ранее считалась более поздней.

Датировка стала возможной благодаря анализу так называемых ультраконсервативных элементов (UCEs) геномов 475 видов грибов, культивируемых муравьями и собранных в разных частях Америк. UCEs — это регионы, сохраняющиеся в геноме на протяжении эволюции группы, унаследованные от её древнейших предков.

Используя этот метод, удалось установить почти одновременное возникновение двух различных грибных линий от одного предка современных муравьев-листорезов (группа Attini) 66 миллионов лет назад.

Специалисты давно утверждают, что начало этих отношений знаменует возникновение сельского хозяйства за десятки миллионов лет до того, как люди начали одомашнивать растения всего 12 000 лет назад.

Исследование также выявило возникновение предка коралловых грибов — второй группы, которую муравьи начали культивировать 21 миллион лет назад. Название гриб получил из-за структур, напоминающих миниатюрные колонии морского коралла.

Мутуализм

Результаты подтверждают гипотезу, что грибы уже прошли предварительную адаптацию до того, как их начали культивировать муравьи. Вероятно, предок группы муравьев-листорезов жил в тесной близости к грибам, либо внутри колоний, либо даже собирая их время от времени для питания.

Однако грибы не были существенной частью рациона муравьев. Давление, вызванное ударом метеорита, могло превратить эти отношения в облигатный мутуализм, при котором грибы стали зависеть от муравьев в питании и размножении, а муравьи, в свою очередь, стали зависеть исключительно от грибов как источника пищи.

Сегодня четыре разные группы муравьев культивируют четыре типа грибов. В некоторых случаях насекомые даже изменяют рост культивируемого продукта, чтобы он обеспечивал определенные питательные вещества.

Происхождение культивирования грибов, вероятно, указывает на адаптацию к нехватке питания, с которой столкнулись муравьи в то время. При обилии грибов, распространявшихся по территориям современных Америк, и меньшем количестве источников пищи, те грибы, которые уже имели какую-то связь с муравьями, оказались более полезными при культивации.

«Чтобы питаться, гриб разлагает органическое вещество, приносимое муравьями. В свою очередь, муравей потребляет вещества, производимые грибом, которые он не мог получить из другого источника. Это как если бы гриб был внешним желудком насекомого».

После этого основополагающего события муравьи-грибоводы, которые ранее жили во влажных лесах, испытали второе давление отбора с расширением биома, подобного саванне Серрадо, 27 миллионов лет назад. С появлением более открытых и засушливых территорий произошла диверсификация этих сельскохозяйственных насекомых, приведшая к возникновению современных муравьев-листорезов.

Это событие также, безусловно, способствовало диверсификации грибов, которые стали более эффективными в производстве пищи для муравьев и разложении органического вещества.

Ферменты, производимые грибами, культивируемыми муравьями, сейчас изучаются на предмет их биотехнологического потенциала для разложения не только органического вещества, но и других материалов, включая пластики.