بدأت تربية النمل قبل 66 مليون سنة في أعقاب الكويكب الذي قضى على الديناصورات

قام علماء معهد سميثسونيان بتجميع وتحليل قاعدة بيانات وراثية واسعة النطاق، ووجدوا أن بعض محاصيل الفطر أصبحت تعتمد بشكل كامل على النمل منذ 27 مليون سنة

عندما بدأ البشر في زراعة المحاصيل منذ آلاف السنين، كانت الزراعة موجودة بالفعل منذ ملايين السنين. في الواقع، كانت بعض سلالات الحيوانات تنتج غذائها قبل فترة طويلة من تطور الإنسان كنوع.

بدأت مستعمرات النمل في زراعة الفطر عندما ضرب كويكب الأرض قبل 66 مليون سنة، وفقا لبحث جديد. تسبب هذا الضرر في انقراض جماعي ولكنه خلق أيضًا ظروفًا مثالية لنمو الفطريات. بدأ النمل المبتكر في زراعة الفطر، مما أدى إلى خلق شراكة تطورية أصبحت أقرب منذ 27 مليون سنة وما زالت مستمرة حتى يومنا هذا.

في بحث نُشر اليوم، 3 أكتوبر، في مجلة Science، قام علماء من المتحف الوطني للتاريخ الطبيعي التابع لمؤسسة سميثسونيان بتحليل البيانات الوراثية من مئات الأنواع من الفطريات والنمل لإنشاء أشجار تطورية مفصلة. سمحت مقارنة هذه الأشجار للباحثين بإنشاء جدول زمني تطوري لزراعة النمل وتحديد متى بدأ النمل في زراعة الفطر لأول مرة.

وقال عالم الحشرات تيد شولتز، أمين متحف النمل والمؤلف الرئيسي للورقة الجديدة: "لقد كان النمل يزرع وينمو الفطر قبل وقت طويل من وجود البشر". "ربما يمكننا أن نتعلم شيئا من النجاح الزراعي لهذا النمل على مدى 66 مليون سنة الماضية."

ما يقرب من 250 نوعًا مختلفًا من النمل في الأمريكتين ومنطقة البحر الكاريبي يزرعون الفطر. ويقسم الباحثون هذا النمل إلى أربعة أنظمة زراعية بناءً على استراتيجيات التكاثر الخاصة بهم. يعد النمل قاطع الأوراق من بين أولئك الذين ينفذون الإستراتيجية الأكثر تقدمًا المعروفة باسم الزراعة العالية. يحصد هذا النمل قطعًا من النباتات الطازجة لتوفير الغذاء لفطرياته، والتي بدورها تنتج طعامًا للنمل يسمى جونجيليديا. يساعد هذا الطعام في تغذية مستعمرات معقدة من النمل قاطع الأوراق التي يمكن أن يصل عددها إلى الملايين.

أمضى شولتز 35 عامًا في دراسة العلاقة التطورية بين النمل والفطريات. قام بأكثر من 30 رحلة استكشافية إلى مواقع في أمريكا الوسطى والجنوبية لمراقبة هذا التفاعل في الطبيعة وقام بتربية مستعمرات من النمل قاطع الأوراق وغيره من النمل الذي ينمو الفطر في مختبره بالمتحف. على مر السنين، جمع شولتز وزملاؤه آلاف العينات الجينية للنمل والفطريات من جميع أنحاء المناطق الاستوائية.

كان تجمع العينات هذا ضروريًا للورقة الجديدة.

وقال شولتز: "للتعرف على الأنماط وإعادة بناء كيفية تطور هذه العلاقة مع مرور الوقت، تحتاج إلى الكثير من عينات النمل والفطريات التي يزرعونها".

استخدم الفريق العينات لتسلسل البيانات الجينية لـ 475 نوعًا مختلفًا من الفطريات (288 منها يزرعها النمل) و276 نوعًا مختلفًا من النمل (208 منها مزارعي الفطر) – وهي أكبر قاعدة بيانات وراثية للنمل الذي ينمو الفطر على الإطلاق. . وقد سمح هذا للباحثين بإنشاء أشجار تطورية للمجموعتين. ساعدت مقارنة أنواع الفطر البري مع أقاربها المزروعة الباحثين على تحديد متى بدأ النمل في استخدام أنواع معينة من الفطر.

وكشفت البيانات أن النمل والفطريات متشابكة منذ 66 مليون سنة. وهذا هو الوقت الذي اصطدم فيه كويكب بالأرض في نهاية العصر الطباشيري. وقد ملأ هذا الاصطدام الكارثي الغلاف الجوي بالغبار والحطام، مما أدى إلى حجب الشمس ومنع عملية التمثيل الضوئي لسنوات. أدى الانقراض الجماعي الناتج إلى القضاء على ما يقرب من نصف جميع أنواع النباتات على الأرض في ذلك الوقت.

ومع ذلك، كانت هذه الكارثة نعمة للفطر. وازدهرت هذه الكائنات لأنها استهلكت المواد النباتية الميتة الوفيرة التي غطت التربة.

وقال شولتز: "أحداث الانقراض يمكن أن تكون كوارث ضخمة بالنسبة لمعظم الكائنات الحية، لكنها يمكن أن تكون إيجابية بالنسبة للآخرين". "في نهاية العصر الطباشيري، لم يكن أداء الديناصورات جيدًا، لكن الفطريات ازدهرت."

من المحتمل أن العديد من الفطريات التي ازدهرت خلال هذه الفترة تتغذى على فضلات الأوراق المتعفنة، مما جعلها على اتصال وثيق بالنمل. سخرت هذه الحشرات الفطريات الوفيرة من أجل الغذاء واستمرت في الاعتماد على الفطريات المقاومة مع تعافي الحياة من حدث الانقراض.

وكشف العمل الجديد أيضًا أن النمل استغرق ما يقرب من 40 مليون سنة أخرى لتطوير زراعة أكثر تقدمًا. وقد تمكن الباحثون من تتبع أصل هذه الممارسة المتقدمة إلى حوالي 27 مليون سنة مضت. خلال هذا الوقت، أدى المناخ البارد بسرعة إلى تغيير الموائل في جميع أنحاء العالم. في أمريكا الجنوبية، أدت الموائل الأكثر جفافًا، مثل السافانا والسهوب، إلى تجزئة مساحات كبيرة من الغابات الاستوائية الرطبة. عندما أخذ النمل الفطريات من الغابات الرطبة إلى المناطق الأكثر جفافا، قاموا بعزل الفطريات عن مجموعاتهم البرية الأصلية. أصبحت الفطريات المعزولة تعتمد بشكل كامل على النمل للبقاء على قيد الحياة في الظروف الجافة، مما مهد الطريق لنظام الزراعة الأكثر تقدمًا الذي يمارسه النمل قاطع الأوراق اليوم.

وقال شولتز: "لقد قام النمل بتدجين هذه الفطريات بنفس الطريقة التي قام بها البشر بتدجين المحاصيل". "الأمر المذهل هو أننا نستطيع الآن تحديد الوقت الذي قام فيه النمل الأكثر تقدمًا بزراعة الفطريات الأكثر تقدمًا لأول مرة."

للمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• هجوم النمل على أستراليا