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以为只有人类会种植?6000万年前蚂蚁就学会种菜了

时间 : 2019-5-15 11:23

作者 : 精油侠工作室

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摘要 : 在头条里看到了一个有趣的问题:假如人类“duang”的一下全部消失,那现有的地球物种,谁最能够成为下一个霸主?实在,假如人类真的消失的话,我认为昆虫里的蚂蚁是最有能够成为地球新主宰的。为什么?由于蚂蚁是一类 ...

在头条里看到了一个有趣的问题:

假如人类“duang”的一下全部消失,那现有的地球物种,谁最能够成为下一个霸主?

实在,假如人类真的消失的话,我认为昆虫里的蚂蚁是最有能够成为地球新主宰的。为什么?由于蚂蚁是一类高度社会化的、会相互合作的群体,它们能通过触角停止简单地沟通交流。这类系统,实在和人类社会的交流合作非常相似。

相信有很多同学看过富坚老贼《全职猎人》里的嵌合蚁篇。看看奇美拉蚁皇后那可怕的适应和繁殖能力,她除生出杂七杂八的兵蚁外,最可怕的是生出了最强悍蚁王和他的三个部下,人类至强者都没法打败王。在凯特、会长等一系列高手倒下后,蚁王依旧没有被干掉。最后,强悍的蚁王却倒在了一个满脸鼻涕的人类失明女孩小麦怀里。从某种程度上来看,蚂蚁也确实是最有能够替代人类成为主宰地球的另一种生物。

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蚁王


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蚁王的三部下


在现实世界中,真实地存在一类拥有六千万年农业种植系统的蚂蚁群体——切叶蚁,可不要惊讶,这类蚂蚁可是会自己种粮食的。下面我们细细道来。

01 切叶蚁


切叶蚁,顾名思义,是专门切叶子的一类蚂蚁。人们在亚马逊、南美洲的热带从林里均发现有一类蚂蚁,专门采集树叶或优信彩票的叶子运回巢穴里,然后用叶子来培养一种真菌。这类真菌便是平时常说的蘑菇。种蘑菇干什么?重要是用来喂养它们的幼虫。据推测,切叶蚁掌握这项种植技术要远远早于人类。

那么问题就来了,农民在种庄稼的时刻,必须是要有种子的。切叶蚁种植使用的真菌种子是从哪里来的?当然是蚁后,它自身携带有这类真菌的种子。雌蚁蚁后是有翅膀的。一只雌蚁和多只雄蚁联合后,收集数量超过3亿的精子,然后会寻找适合的地点,建立它的地下王国。在蚁后的口下囊储存有她母亲给它的少量菌圃,这样,它就能够建立自己的农庄了。所以,这个菌真是它们祖宗给留下来的珍贵宝贝了。

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切叶蚁大军运输叶子


02 切叶蚁采集叶子和种植的过程


切叶蚁的分工是非常明确的,采集、守卫、种植、倒垃圾均有专业的蚂蚁负责。工蚁的重要任务是外出采集叶子,较小的工蚁将叶子切成小块,磨成浆浇上粪便,再由其余工蚁把浆液粘在一层枯燥的叶子上,由其余工蚁把真菌转移过程停止种植。一般负责种植的蚂蚁都属于老矮的类型。每个处所都有专门的兵蚁把守。

切叶蚁皮肤上有共生的链霉菌,能够发生抗生素。种植过程很容易感染杂菌,工蚁会将多余菌丝剪去,除抑制真菌的发展外,还要预防洞穴里氧气不敷使幼虫窒息的风险。蚂蚁接触真菌也是有风险的,一旦蚂蚁被感染真菌,它会立即自己隔离自己,避免其余蚂蚁被感染,非常伟大。

当然,一旦杂菌泛滥,没法控制,工蚁就必要带着蚁后和幼虫离开,去寻找新的处所安家。而切叶蚁也必要学习这类耕作系统如何操作,因而也被认为它们的智商远高于其余蚂蚁。所以,一旦人类消失,蚂蚁有极有能够成为地球下一个主宰的。

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03 切叶蚁与真菌共生系统的科学研究


一直以为只有人类具有农业作物驯化的能力。实在,这类行为并非人类特有。在昆虫里,也有着高级的农业耕作行为,这类蚂蚁称作真菌培植蚁(fungus-growing ants)。它们种植真菌的目的和人类相同,为了获取可信用的蛋白、脂肪和碳水化合物,而且在长期的进化过程里,它们和真菌形成了特殊的蚂蚁-真菌共生系统。这个系统已经进化了几千万年,是一种和人类农业规模养殖类似的农业社会系统。

04 赓续进化使其拥有了真菌种植的能力


和人类相似,这类拥有种植行为的蚂蚁起源于南美洲,这类蚂蚁重要靠狩猎采集为生。在最开始时,这些真菌种植蚂蚁也是通过采集情况里的真菌为食。它们和其余传统的以狩猎或许采集为生的蚂蚁相比,推陈出新效率非常低。这类低效的生活方式一直持续,直到具有种植和驯化真菌能力的蚂蚁呈现。

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由于具有大规模种植真菌能力的蚂蚁在长久的进化过程中,基因组积累并发生了许多新的变异来适应新的生活方式。科学家已经通过基因组学研究蚂蚁与真菌的共生系统,从分子层面阐明了蚂蚁进化过程中如何与真菌相互适应的。

05 真菌培植蚁的真菌培育行为光阴


在这一研究中,科学家分析了七种真菌培植蚂蚁和它们种植的真菌的基因组和转录组。重要有低级真菌蚂蚁、高级真菌蚂蚁和切叶蚁种植菌,代表了系统发育树上的新真菌蚂蚁类群的所有属级别重要分支。通过全基因组分子钟分析,研究人员发现蚂蚁的种植行为最早起源于第三纪早期的低级真菌培植蚂蚁,约5.5-6千万年前,此时地球刚刚经历过恐龙大灭绝。

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这类蚂蚁通过采集情况中的真菌停止培育。具有真菌培育驯化的高级真菌蚂蚁约起源于3千万年前,正是从这时开始,不同的蚂蚁物种开始挑选自己适合的真菌物种停止培植。

随后蚂蚁又转化成具有高级驯化能力的切叶蚁,它们采集树叶并利用树叶的残渣对特定真菌停止种植培养,这类蚂蚁能够类似工业化的大规模培养真菌,形成巨大的蚁巢,一个蚁巢家族能够拥有上亿个蚂蚁个体。

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研究指出,蚂蚁和真菌的共进化并不明显,低级真菌培植蚂蚁与其种植的真菌是比较松散的共生关系。低级真菌蚂蚁所栽培的种植菌,其碳水化合物降解能力最高,能给蚂蚁提供更多的能量来源。也正是如此,早期的低级真菌培植蚁才会抉择这类真菌。这和人类抉择种植农作物是相同的,例如,玉米、小麦、水稻重要粮食作物。

研究人员发现,在被完全驯化的可栽培真菌中,碳水化合物降解酶CAZymes的基因拷贝数量很低,这类征象能够是由于真菌培植蚁在进化过程中,渐渐变换成了功能性草食性,使它们自身拥有了更强的碳水化合物分解能力。

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另外,研究还发现在高级真菌培植蚂蚁的真菌基因组中,丢失了一个关键的木质素酶域,木质素降解酶基因的基因数目明显低于低级真菌蚂蚁的。

一般来说,真菌能够降解叶子等优信彩票里的木质素,重要便是靠分泌的木质素降解酶。而丢失了基因就意味着真菌无法分泌要质素降解酶,因而也就无法分解利用叶子了。

高级的真菌培植蚂蚁常常采集柔软的叶子和花瓣来种植这类真菌,这才招致其木质素降解能力的下降。也正是这类分解能力的丧失,阻止了被驯化的真菌再回到独立腐生生活状态,使它们必须依靠蚂蚁的培植才能繁殖下来。这类独特的共生方式使得真菌更加依赖切叶蚁,使切叶蚁能给顺利培育真菌。

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“作物驯化和农业文明的呈现对人类社会的演化发生了深远的影响。人类在作物驯化的过程中,通过杂交等手段使得作物基因组发生了巨大的变化从而获得人类所必要的作物性状,同时人类自身的基因组也随着农业文明的发展渐渐发生了适应性变化。比如酒精降解酶和乳糖分解酶在不同地区人群活力的差异化就跟农业的发展有着密切的关系。”文章通讯作者,国家基因库生物多样性基因组学研究组负责人张国捷表示,“这类真菌种植蚂蚁为我们研究这类双向适应演化过程提供了绝佳模式生物,蚂蚁在培育真菌的过程中,不只改变了真菌的基因组,自身同样经历了类似人类适应农业文明所发生的基因组变化。这些相似的历史过程的发生并非偶然,而是我们所希望寻找的自然规律。”

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丹麦哥本哈根大学社会进化中心的Nygaard博士表示,这些蚂蚁办理了人类农业中存在的许多问题。例如,在蚂蚁的农业种植系统里,有一流的卫生情况、有效的害虫治理、利用合成杀菌剂和抗生素的方式来避免疾病的发生。这些方式都是通过自然抉择进化形成的,而非通过科技手段实现。

不论是人类,还是蚂蚁,终究是大自然的一分子。作为地球主宰的人类,随着环保意识的加强和科学技术的进步,从动物那里将能学习更多有用的知识,与自然和谐共生,保护好生态情况,才不会在自然抉择的过程中被淘汰。


参考资料:Mehdiabadi N J , Mueller U G , Brady, Seán G, et al. Symbiont fidelity and the origin of species in fungus-growing ants[J]. Nature Communications, 2012, 3:840.


我是伊棋,生物科学事情者,欢迎关注我,一起和你分享科学教育里的趣事。

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