За миллионы лет до того, как человечество начало осваивать сельское хозяйство, огромные фермерские системы процветали под поверхностью Земли. Принадлежали они, правда, не людям, а муравьям.
Такое заключение сделали учёные из Национального музея естественной истории Смитсоновского университета (Smithsonian's National Museum of Natural History), проследив эволюционную историю муравьёв-грибководов и листорезов (Attini). В биологической иерархии эта триба (или категория) известна как наиболее "эволюционно продвинутая": её представители способны к сельскохозяйственной деятельности.
Как рассказал руководитель работы Тед Щульц (Ted Schultz), его команда обнаружила в тропических лесах Северной, Центральной и Южной Америки около 250 видов муравьёв Attini. Исходя из уровня сложности их фермерских сообществ, учёные разделили их на две группы – ведущие низшее и высшее сельское хозяйство.
Было установлено, что все эти муравьи занимаются разведением грибных плантаций (отсюда и название – грибководы). Когда дочь королевы покидает гнездо матери, она забирает с собой часть грибницы, чтобы начать выращивать пищу для новой колонии. Таким образом грибководы и распространились на обширные территории.
Самые примитивные формы сельского хозяйства характерны в основном для регионов с влажным климатом, где нет необходимости поддерживать нужные условия для разведения грибков. Такие колонии муравьи часто покидают и возвращаются в дикую природу.
Высшие формы сельского хозяйства развились в засушливых районах, где муравьям приходится постоянно поддерживать уровень влаги для грибов – так же, как фермеры делают это в теплицах. Работы в таких колониях основывается на разделении труда: кто-то занимается удобрением культур, кто-то отвечает за вывод отходов и так далее.
"Эти высшие муравьи в течение миллионов лет практикуют устойчивое сельское хозяйство. Изучая их динамику и то, как эволюционировали взаимоотношения с их "грибковыми партнёрами", мы можем вынести важные уроки для современных фермерских практик. Их урожай обеспечивает питанием всё сообщество; он устойчив к болезням, засухе и вредителям. Уровень такой эффективности можно сравнить с сельскохозяйственной деятельностью человека", — рассказывает Шульц.
Поскольку сегодня многие виды муравьёв находятся под угрозой из-за разрушения среды обитания, в рамках исследований Шульц собрал образцы с полей и сохранил их в криогенном биохранилище для будущих геномных исследований. В ходе текущей работы его команда изучила геномы 119 современных видов муравьёв.
Учёные отобрали 78 видов фермеров-грибководов и 41 вид, не относящийся к этой категории. Сравнивая последовательности ДНК на каждом участке генома (а их более полутора тысяч), исследователи увидели глубокие эволюционные связи, а также географические предпосылки развития отдельных видов: когда и как колонии приобретали свои особые черты.
Оказалось, к более развитому сельскому хозяйству, которое было необходимо для выживания, муравьи начали приспосабливаться около 30 миллионов лет назад, когда засушливых районов на планете становилось всё больше. Со временем разведение грибов (в основном базидиомицетов) превратилось в симбиоз: муравьи поддерживали потребности грибов, и последние стали зависимыми от насекомых.
По словам Шульца, эволюционный переход муравьёв к сельскому хозяйству иллюстрирует классическую схему одомашнивания. Перенося грибы в новые районы, муравьи постепенно (пусть и неосознанно) изолировали их от диких родственников, как это делают люди, когда одомашнивают растения. Благодаря такой изоляции фермерские виды эволюционировали в новых условиях и приобрели черты, нехарактерные для тех же видов в дикой природе.
Дальнейшее изучение муравьёв-фермеров при помощи новых инструментов и методов геномики, вероятно, откроет новые подробности этой своеобразной "сельскохозяйственной революции". Научная статья по итогам исследования опубликована в журнале Proceedings of Royal Society B.
Добавим, что ранее муравьи удивили учёных своими способностями в навигации и общении. Кроме того, мы рассказывали о муравьиной "медицине" и о необычных защитных механизмах этих насекомых.
