Αποδεικνύεται ότι ο άνθρωπος δεν ήταν ο πρώτος καλλιεργητής της Γης τελικά. Περίπου 50 εκατομμύρια χρόνια πριν, κάποια μυρμήγκια ξεκίνησαν να καλλιεργούν μύκητες μέσα στις φωλιές τους και να τρέφονται από αυτούς. Τα μυρμήγκια αυτά, που ανήκουν στην ομάδα Attinae, θεωρούνται τα πρώτα ζώα που ενεργά καλλιέργησαν το φαγητό τους πριν περίπου 5 με 15 εκατομμύρια χρόνια, δηλαδή πριν ο άνθρωπος αποκλίνει από τον χιμπαντζή. Αυτό είναι ένα αξιοσημείωτο κατόρθωμα, καθώς πρόκειται για έντομα με μόνο 2 έως 4 χιλιοστά μήκος και λιγότερα από μισό εκατομμύριο εγκεφαλικά κύτταρα.
Η «γεωργία» είναι κάτι σπάνιο στο κόσμο των ζώων και εκτός από τον άνθρωπο και τα μυρμήγκια, τα μόνα ζώα που έχουν βρεθεί να κάνουν το ίδιο είναι οι τερμίτες και τα σκαθάρια της αμβροσίας, που ανήκουν στην οικογένεια Scolytidae και στην τάξη Κολεόπτερα. Κατά τη διάρκεια του χρόνου αναπτύχθηκαν τέσσερα διαφορετικά συστήματα καλλιέργειας, τα οποία σταδιακά εξελίχθηκαν στο σύστημα που απαντάται σήμερα στα μυρμήγκια τα οποία κόβουν φύλλα. Τα μυρμήγκια καλλιεργητές απαντώνται στην Νότια και Κεντρική Αμερική και σε ορισμένα νότια σημεία των Ηνωμένων Πολιτειών. Τα μυρμήγκια του γένους Αtta δημιουργούν τις μεγαλύτερες και πιο πολύπλοκες κοινωνίες ζώων στον πλανήτη, μετά τον άνθρωπο. Μέσα σε λίγα χρόνια το κεντρικό ανάχωμα της υπόγειας φωλιάς τους μπορεί να φτάσει τα 30 μέτρα και να καταλαμβάνει μέχρι 600 τετραγωνικά μέτρα περιλαμβάνοντας 8 εκατομμύρια άτομα.
Τα μυρμήγκια Atta είναι τα κυρίαρχα φυτοφάγα σε τροπικές και υποτροπικές περιοχές και υπολογίζεται ότι μπορούν να «καταναλώσουν» το 12-17% της συνολικής παραγωγής φύλλων ενός τροπικού βροχερού δάσους.
(http://entomology.lsu.edu/faculty/hooper_files/hooper.htm)
http://entomology.lsu.edu/faculty/hooper_files/AttaFungusGarden.jpg
Τα μυρμήγκια αντιλαμβάνονται τις αντιδράσεις του μύκητα στα διάφορα φυτικά υλικά και ανιχνεύοντας χημικά σήματα, γνωρίζουν εάν ένας συγκεκριμένος τύπος φύλλου είναι τοξικός για το μύκητα, οπότε η αποικία σταματά να το συλλέγει. Μετά από λίγες εβδομάδες καλλιέργειας, έχουν «φρέσκα μανιτάρια». Στην πραγματικότητα, δεν δημιουργούνται βασιδιοκάρπια (πίλος και στύπος), αλλά τα μυρμήγκια τρέφονται από το μυκήλιο, δηλαδή τις υφές του μύκητα. Αυτό αποτελεί τη βασική τροφή των μυρμηγκιών, η οποία συνοδεύεται από νέκταρ και χυμούς φύλλων. Τα μυρμήγκια αυτά διαχρονικά εγκατέλειψαν το κυνήγι μικρών εντόμων που οι πρόγονοι τους είχαν υιοθετήσει (http://ecolibrary.org/page/DP176).
Μυρμήγκια–εργάτριες μέσα στον «κήπο» με τον μύκητα σε φωλιά στην Costa Rica.
Ο μύκητας που «εξημερώνεται» από τα μυρμήγκια -ο οποίος ανήκει συνήθως στα γένη Leucocoprinus και Leucoagaricus και συγκεκριμένα στην οικογένεια Agaricaceae των Βασιδιομυκήτων- αλλάζει γενετικά και η καλλιεργούμενη μορφή του διαφοροποιείται από τη μορφή που έχει στη φύση, σαν να δημιουργείται άλλη ποικιλία. Έτσι μπορεί τα μυρμήγκια να μην άφησαν πίσω τους ημερολόγιο με πληροφορίες για την καλλιέργεια μυκήτων, έχουν όμως αφήσει ένα γενετικό ίχνος της δραστηριότητάς τους. Ακλουθώντας το ίχνος αυτό, ο καθηγητής Εξελικτικής Βιολογίας, Ulrich Mueller, του Πανεπιστημίου του Maryland βρήκε περισσότερες από 500 ποικιλίες μυκήτων, χρησιμοποιώντας πολυμορφισμούς μεγέθους περιοριστικών τμημάτων (restriction fragment length polymorphisms, RFLPs) και γενετική αλληλούχιση (genetic sequencing).
Σε εργασία του στο περιοδικό Science το 1998, ο Mueller και οι συνεργάτες του Stephen Rehner και Ted Schultz, αναφέρουν πληροφορίες για τη γενετική καταγωγή μυκήτων που συνέλλεξαν από φωλιές στον Παναμά, Βραζιλία, Τρινιντάντ, Κόστα Ρίκα, Γουιάνα και Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής. Βρήκαν ότι είδη μυρμηγκιών με μακρινή συγγένεια μπορεί να καλλιεργούν το ίδιο ή συγγενικό είδος μύκητα. Ωστόσο, σε κάθε φωλιά καλλιεργείται πάντα μόνο ένα στέλεχος του μύκητα, ενώ σε διαφορετικές φωλιές του ίδιου είδους, μπορεί να καλλιεργούνται διαφορετικά στελέχη. Σε μία περίπτωση βρήκαν ότι το στέλεχος που συλλέχθηκε από τη φωλιά ήταν όμοιο με το στέλεχος που υπήρχε στη συγκεκριμένη περιοχή, γεγονός που υποδεικνύει ότι «εξημερώθηκε» πολύ πρόσφατα. Τέλος, κατέληξαν ότι τα μυρμήγκια «εξημέρωσαν» μύκητες τουλάχιστον 6 φορές, με βάση τις γενετικές διαφορές των ποικιλιών που βρέθηκαν.
Βασίλισσα και εργάτες leaf-cutter ants σε «κήπο μύκητα» στη Costa Rica. Το μέγεθος της βασίλισσας είναι περίπου 2 εκατοστά και διαφέρει πολύ από τους μικροσκοπικούς εργάτες. http://ecolibrary.org/images/full_image/Ant_Leaf_cutter_queen_Atta_DP177.jpg
Η σχέση μυρμηγκιών – μύκητα χαρακτηρίζεται ως σχέση αμοιβαιότητας, καθώς ο μύκητας μέσα στη φωλιά χρειάζεται τα μυρμήγκια για να παραμείνει ζωντανός και τα μυρμήγκια χρειάζονται το μύκητα για να ταΐσουν τις προνύμφες τους και να επιβιώσουν. Τα τελευταία χρόνια βρέθηκε και τρίτος παρανομαστής στη σχέση αυτή. Νιτροποιητικά βακτήρια βρέθηκαν από την ομάδα του καθηγητή Cameron Currie του Πανεπιστημίου Wisconsin-Madison, να παρέχουν στα μυρμήγκια ανταγωνιστικό πλεονέκτημα. Τα βακτήρια δεσμεύουν το ατμοσφαιρικό άζωτο, το οποίο στη συνέχεια ενσωματώνεται στα μυρμήγκια, και με αυτό τον τρόπο άρουν τον περιοριστικό παράγοντα της έλλειψης αζώτου. Αντίστοιχη σχέση αμοιβαιότητας με βακτήρια έχει βρεθεί και σε τερμίτες. Η μεγάλη οικολογική σημασία της σχέσης αμοιβαιότητας μυρμηγκιών- βακτηρίων, έγκειται στην ευρεία εξάπλωση των μυρμηγκιών στα χερσαία οικοσυστήματα και στον εμπλουτισμό του εδάφους μέσω της σχέσης αυτής, που πιθανά επηρεάζει όλο το οικοσύστημα. Χωρίς τη βοήθεια των βακτηρίων τα μυρμήγκια δεν θα μπορούσαν να κατασκευάσουν αποικίες τέτοιου μεγέθους.
Ο Currie βρήκε, επίσης, ότι οι αποικίες των μυρμηγκιών Atta έχουν την εντυπωσιακή ικανότητα να διατηρούν την μονοκαλλιέργεια του μύκητα, απομακρύνοντας κάθε άλλο στέλεχος μύκητα που προσπαθεί να εισβάλλει στη φωλιά. Αυτό το πετυχαίνουν με τη συχνή περιποίηση του μύκητα και τη μεταφορά του σε φρέσκο υπόστρωμα, καθώς, επίσης, και με τη βοήθεια κάποιων συμβιωτικών βακτηρίων. Για παράδειγμα, τα βακτήρια του γένους Pseudonocardia παράγουν αντιβιοτικά με τα οποία προστατεύουν τον κήπο, ειδικά από το εξαιρετικά παθογόνο παρασιτικό μύκητα του γένους Escovopsis.
Θα μπορούσε άραγε ο άνθρωπος να πάρει ιδέες για τη γεωργία από τη μελέτη του τρόπου καλλιέργειας των μυρμηγκιών?
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ
Πρωτότυπα άρθρα
Cafaro, M.J., Poulsen, M., Little, A.E., Price, S.L., Gerardo, N.M., Wong, B., Stuart, A.E., Larget, B., Abbot, P. & Currie, C. (2010). Specificity in the symbiotic association between fungus-growing ants and protective Pseudonocardia bacteria. Proc R. Soc. B 278 (1713): 1814-1822.
Mueller, U.G., Rehner, S.A., & Schultz, T.D. (1998). The evolution of agriculture in ants. Science 281: 2034-2038.
Pinto-Tomás, A.A., Anderson, M.A., Suen, G., Stevenson, D.M., Chu, F.S., Cleland, W.W., Weimer, P.J. & Currie, C.R. (2009). Symbiotic nitrogen fixation in the fungus gardens of leaf-cutter ants. Science 326(5956):1120-1123.
Ιστοσελίδες
Απόδοση: Ελίνα Αγγελονίδη
0 σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου