Убивший динозавров астероид заставил муравьев заняться выращиванием грибов

На рубеже мела и палеогена, около 66,65 миллиона лет назад, муравьи начали разводить грибы в ответ на разрушение пищевых цепочек после падения астероида, который привел к вымиранию динозавров.

Эта адаптация стала ключевым моментом в эволюции муравьев, позволяя им выживать и процветать в новых условиях.

Интересно, что около 27 миллионов лет назад появилась группа грибов, которые стали полностью зависимыми от муравьев. Это свидетельствует о том, что мутуалистические взаимоотношения между муравьями и грибами углубились и стали более сложными со временем.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Science, подчеркивают важность взаимодействия между различными видами в природе и показывают, как даже мелкие насекомые и грибы могут сотрудничать, чтобы обеспечить своё выживание и развитие.

Муравьи из Южной и Центральной Америки и островов Карибского моря проявили удивительную способность выращивать грибы из порядка агариковых. Эта удивительная адаптация, как считают ученые, возникла у них один раз и продолжала развиваться на протяжении многих миллионов лет. В современных муравьях выделяют четыре сельскохозяйственные системы, каждая из которых представляет уникальные стратегии и методы выращивания грибов.

Самую архаичную сельскохозяйственную систему практикует группа из 85 видов муравьев, которые выращивают грибы из двух клад, принадлежащих к трибе Leucocoprineae семейства Agaricaceae. Эти муравьи разработали сложные методы ухода за грибами и обеспечения оптимальных условий для их роста и развития. Интересно, что эта уникальная способность выращивания грибов у муравьев стала ключевым фактором их успешного выживания и развития в среде, где доступ к пище ограничен и конкуренция высока.

Исследования показывают, что в мире муравьев существуют различные системы культивирования грибов. Вторая система, характерная для 19 видов из видового комплекса Cyphomyrmex rimosus, представляет собой уникальный способ возделывания грибов из семейства Agaricaceae, с дрожжеподобными стадиями развития. Грибы в этой системе являются факультативными симбионтами муравьев, что позволяет им существовать как отдельные организмы.

Кроме того, существует третья система, которую придерживаются 30 видов из видового комплекса Apterostigma pilosum. В этой системе муравьи выращивают грибы, похожие на кораллы, из семейства Pterulaceae. Эта система представляет собой уникальное взаимодействие между муравьями и грибами, отличающееся от предыдущих.

Интересно, что самую развитую сельскохозяйственную систему практикует клада муравьев из 113 видов. Это свидетельствует о разнообразии и сложности взаимодействий между муравьями и грибами в природе. Каждая система имеет свои особенности и адаптации, которые позволяют муравьям успешно выращивать грибы для своего питания.

Муравьи-листорезы, находящиеся в мутуалистических взаимоотношениях с многоядерными или полиплоидными грибами из семейства Agaricaceae, играют важную роль в экосистеме. Эти муравьи собирают свежую растительность для грибов, таких как Leucoagaricus gongylophorus, и используют их питательные структуры гонгилидии для питания. Это взаимодействие способствует как выживанию муравьев, так и распространению грибов.

Важно отметить, что существует 52 видов муравьев-листорезов, которые специализируются на сборе растительности для грибов. Эти муравьи создают оптимальные условия для роста грибов, обеспечивая им необходимые ресурсы и защиту от конкурентов. Таким образом, муравьи и грибы образуют сложную симбиотическую связь, в которой каждый из них зависит от другого для выживания.

Интересно, что в некоторых случаях грибы полностью зависят от муравьев и не могут существовать без них. Эти грибы являются облигатными симбионтами, что подчеркивает важность взаимодействия в природе. Такие муравьи-листорезы и грибы демонстрируют удивительную способность совместного выживания и развития в естественной среде.

Исследования показывают, что муравьи начали заниматься сельским хозяйством задолго до появления человека на Земле, примерно 66,65 миллиона лет назад. Они развивали систему фермерства, выращивая грибы из двух клад трибы Leucocoprineae, которые в настоящее время используют только самые древние муравьи. Этот процесс симбиоза с насекомыми начался одновременно для обеих клад. Ученые, включая Шульца и его коллег, обращают внимание на то, что переход муравьев к сельскому хозяйству совпал по времени с мел-палеогеновым вымиранием, предположительно вызванным падением астероида. Это открытие позволяет лучше понять эволюцию муравьев и их влияние на окружающую среду.

В древние времена, когда Земля столкнулась с таинственным небесным телом, фотосинтез был нарушен на протяжении нескольких месяцев, что привело к катастрофическим последствиям для пищевых цепей. Однако, в это же время, живые организмы, способные извлекать энергию из мертвой органики, такие как грибы, обрели преимущество. Именно в таких экстремальных условиях зародилась удивительная симбиотическая связь между грибами и первыми муравьями-фермерами.

Предполагается, что муравьи-фермеры находили остатки органики, которые приносили грибам, а те в свою очередь переваривали их, обеспечивая насекомых питательными веществами. Этот удивительный союз позволил обоим видам выжить в период массового вымирания и занять свои ниши в восстановившихся экосистемах неотропических джунглей, которые вернулись к жизни примерно 59-59,5 миллионов лет назад. Таким образом, эта уникальная адаптация стала ключом к выживанию и эволюции обоих видов в новых условиях.

Эксперты в области биологии и эволюции изучили происхождение грибов, которые выращиваются муравьями в рамках четвертой сельскохозяйственной системы. Они обнаружили, что эти грибы происходят от одной из двух клад трибы Leucocoprineae, которые начали мутуалистические взаимоотношения с насекомыми еще в конце мела. Эволюция этой группы грибов сопровождалась высоким уровнем положительного отбора, что указывает на успешную адаптацию к симбиотическим отношениям с муравьями.

Интересно, что анализ показал, что четвертая сельскохозяйственная система, в рамках которой происходит выращивание грибов муравьями, сформировалась около 27 миллионов лет назад. Это свидетельствует о долгом и сложном процессе эволюции и развития этой формы симбиоза между грибами и насекомыми.

На последнем этапе исследования, ученые под руководством Шульца с соавторами смогли реконструировать точную хронологию и механизмы формирования четвертой сельскохозяйственной системы, что открывает новые перспективы для понимания эволюционных процессов в природе.

Возникновение мутуализма между муравьями и грибами из трибы Leucocoprineae связывается с периодом глобального похолодания на рубеже эоцена и олигоцена. В это время в Южной Америке происходило расширение зоны саванн и редколесья, что вынудило муравьев-фермеров осваивать засушливые биомы. Принося с собой грибы, они создали уникальную экосистему, где грибы оказались изолированными от других видов и полностью зависимыми от муравьев-хозяев.

Изолированность грибов внутри муравейников привела к быстрому развитию признаков, укрепляющих мутуализм с муравьями. Грибы начали производить гонгилидии и потеряли способность к самостоятельной жизни вне муравейников. Такая взаимосвязь стала ключевым фактором для выживания обеих сторон в условиях сухой среды, где грибам было бы сложно выжить без помощи муравьев, а муравьи в свою очередь получили надежный источник питания и защиты.

Грибы с дрожжеподобными стадиями развития, выращиваемые муравьями-фермерами, произошли около 32 миллионов лет назад от клады Leucocoprineae. Эти грибы являются частью второй сельскохозяйственной системы, которую придерживаются муравьи. Интересно, что их эволюцию, возможно, ускорил переход насекомых-хозяев к жизни в засушливых условиях. Несмотря на это, грибы все еще способны выживать вне муравейников.

Эта удивительная адаптация грибов к жизни в симбиозе с муравьями ставит под сомнение принятые представления о возможностях эволюции в различных условиях. Возможно, именно взаимодействие с муравьями и их средой обитания стало ключевым фактором в развитии этих грибов.

Интересно, какие другие факторы могли повлиять на эволюцию этих грибов и их способность к адаптации к разнообразным условиям окружающей среды. Возможно, дальнейшие исследования позволят раскрыть еще больше тайн этого удивительного симбиоза между грибами и муравьями.

Источник и фото - ecoportal.su