انقراض دایناسورها به ظهور «کشاورزی مورچه‌ها» منجر شد

1

رویداد فاجعه‌باری که حدود ۶۶ میلیون سال پیش دایناسورها را از بین برد، تنها خبر بدی نبود – بلکه زمینه را برای یک رابطه شگفت‌انگیز متقابل بین برخی مورچه‌ها و قارچ‌ها فراهم کرد.

برخورد شهاب‌سنگ که منجر به انقراض‌های گسترده شد، محیطی مناسب برای قارچ‌هایی ایجاد کرد که از مواد آلی تغذیه می‌کنند؛ موادی که به وفور یافت می‌شدند زیرا گیاهان و حیوانات از بین رفته بودند.

این رویداد به جد مورچه‌های برگ‌بُر مدرن این امکان را داد که شروع به کشت قارچ کنند. این یافته در مطالعه‌ای جدید که در مجله Science منتشر شده، تأیید شده است.

منشأ کشاورزی مورچه‌ها

آندره رودریگز، استاد مؤسسه زیست‌شناسی دانشگاه ایالتی سائوپائولو (IB-UNESP) توضیح داد: “منشأ مورچه‌های کشاورز قارچ تا حد زیادی شناخته شده بود، اما یک جدول زمانی دقیق‌تر برای این میکروارگانیسم‌ها وجود نداشت”.

“این کار کوچکترین حاشیه خطا را برای ظهور این گونه‌های قارچی که پیش از این تصور می‌شد جدیدتر هستند، ارائه می‌دهد.”

رودریگز هماهنگی پروژه “تحقیقات مشترک: ابعاد US-São Paulo: یکپارچه‌سازی فیلوژنی، ژنتیک و اکولوژی شیمیایی برای کشف بانک درهم‌تنیده همزیستی چندگانه مورچه‌های کشاورز قارچ” که با همکاری بنیاد تحقیقات سائوپائولو (FAPESP) و بنیاد ملی علوم ایالات متحده (NSF) حمایت می‌شود را بر عهده دارد.

خط تکاملی قارچ‌ها

تیم تحقیقاتی از طریق تجزیه و تحلیل عناصری با حفظ فوق‌العاده (UCEs) در ژنوم ۴۷۵ گونه قارچ که توسط مورچه‌ها کشت می‌شوند، به کشفیات مهمی دست یافت. UCEها نواحی ژنتیکی هستند که در گونه‌های مختلف ثابت می‌مانند و به دانشمندان امکان می‌دهند تا مسیرهای تکاملی را ردیابی کنند.

پپین ویلهلموس کویی، یکی از نویسندگان مقاله و محقق در IB-UNESP، توضیح داد: “در این مورد، ما به نواحی نزدیک به این عناصر علاقه‌مند بودیم. این نواحی جدیدترین تفاوت‌ها بین گونه‌ها را نشان می‌دهند و به ما اجازه می‌دهند تا یک خط تکاملی دقیق را ترسیم کنیم”.

قارچ‌هایی که توسط مورچه‌ها کشت می‌شوند

این روش به محققان امکان داد تا ثابت کنند که دو شاخه قارچی متمایز، که اکنون توسط مورچه‌های برگ‌بُر امروزی (به نام Attini) کشت می‌شوند، تقریباً به طور هم‌زمان ۶۶ میلیون سال پیش ظاهر شدند.

این کشف جدول زمانی واضح‌تری را برای توسعه این رابطه همزیستی شگفت‌انگیز – که در آن مورچه‌ها و قارچ‌ها برای بقا به یکدیگر وابسته‌اند – ارائه می‌دهد، رخدادی که ده‌ها میلیون سال پیش از کشاورزی انسانی رخ داده است.

مطالعه همچنین یک گروه دیگر از قارچ‌ها، معروف به قارچ‌های مرجانی، را شناسایی کرد که حدود ۲۱ میلیون سال پیش شروع به کشت شدن توسط مورچه‌ها کردند. این قارچ‌ها ساختارهایی شبیه به مستعمرات کوچک مرجان‌ها ایجاد می‌کنند و نمایانگر یک تنوع جالب از این رابطه قدیمی هستند.

گسترش کشاورزی مورچه‌ها تحت فشار

این تحقیقات این ایده را پشتیبانی می‌کند که قارچ‌ها تا حدی پیش از آغاز کشاورزی مورچه‌ها برای همزیستی سازگار شده بودند.

رودریگز گفت: “به احتمال زیاد جد گروه مورچه‌های برگ‌بُر در نزدیکی قارچ‌ها زندگی می‌کرده و ممکن است از آنها یا محصولات جانبی‌شان تغذیه می‌کرده باشد”.

با این حال، فشار محیطی شدید ناشی از برخورد شهاب‌سنگ ممکن است این رابطه غیررسمی را به یک وابستگی متقابل کامل تبدیل کرده باشد؛ جایی که قارچ‌ها برای بقا و تولیدمثل به مورچه‌ها وابسته شدند و مورچه‌ها نیز برای تامین غذای اصلی خود به قارچ‌ها تکیه کردند.

تأثیر مورچه‌ها بر رشد قارچ‌ها

امروزه، چهار گروه مختلف از مورچه‌ها چهار نوع قارچ مختلف را کشت می‌کنند. برخی مورچه‌ها حتی بر رشد قارچ‌ها تأثیر می‌گذارند تا اطمینان حاصل کنند که مواد مغذی خاصی دریافت می‌کنند.

کویی گفت: “وقتی این قارچ‌ها را در آزمایشگاه کشت می‌کنیم، شکل طبیعی ریسه‌ها را به خود می‌گیرند. اما در داخل کلونی، یکی از این نوع ریسه‌ها متورم می‌شود و ساختارهایی شبیه به خوشه‌های انگور ایجاد می‌کند که سرشار از قند هستند. ما هنوز نمی‌دانیم که مورچه‌ها چگونه این کار را انجام می‌دهند”.

بحران غذایی پس از برخورد شهاب‌سنگ

مائوریتسیو باچی جونیور، استاد IB-UNESP و یکی از نویسندگان مقاله، اظهار داشت که منشأ این شیوه کشت قارچ احتمالاً به عنوان یک تطبیق با بحران تغذیه‌ای بود که مورچه‌ها پس از برخورد شهاب‌سنگ با آن مواجه شدند.

او توضیح داد: “با وفور قارچ‌ها و کمبود گزینه‌های غذایی، مورچه‌هایی که قبلاً رابطه‌ای با قارچ‌ها داشتند، دریافتند که این قارچ‌ها در صورت کشت مفید هستند”.

باچی گفت: قارچ‌ها مواد آلی که مورچه‌ها می‌آورند را تجزیه می‌کنند و مورچه‌ها از موادی که قارچ تولید می‌کند و نمی‌توانند از منابع دیگر به دست آورند، تغذیه می‌کنند. “انگار قارچ مثل معده خارجی حشرات است”.

همکاری تکاملی پویا

پس از آنکه مورچه‌ها شروع به کشت قارچ کردند، یک تغییر تکاملی دیگر حدود ۲۷ میلیون سال پیش با گسترش سرادو، یک زیست‌بوم شبیه به ساوانا، رخ داد.

این گسترش مناطق خشک‌تر بیشتری را فراهم کرد که فشار انتخابی دومی را ایجاد کرد و منجر به تنوع مورچه‌های برگ‌بُر شد. این تطبیق احتمالاً قارچ‌ها را نیز به سمت تکامل سوق داد تا هم در تولید غذا برای مورچه‌ها و هم در تجزیه مواد آلی کارآمدتر شوند.