來自哥斯達(dá)黎加的真菌養(yǎng)殖螞蟻物種Apterostigma collare的一名工人出現(xiàn)在一個真菌園中。研究發(fā)現(xiàn)，共同的進(jìn)化史似乎對螞蟻和真菌都有利。亞歷克斯·懷爾德
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你可能在自然紀(jì)錄片、科學(xué)博物館或1994年迪士尼動畫電影《獅子王》開頭的“生命循環(huán)”歌曲中見過切葉蟻搬運植物
這些螞蟻不吃樹葉——相反，它們把樹葉帶回它們的巢穴，喂養(yǎng)一個真菌花園，真菌為螞蟻生產(chǎn)食物。

研究人員現(xiàn)在使用DNA分析來揭示螞蟻種植真菌的時間，這在周四發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究中有所描述。事實證明，6600萬年來，這些昆蟲一直是世界上最小的農(nóng)民，部分原因是小行星撞擊地球，引發(fā)了一系列導(dǎo)致恐龍滅絕的事件。
真菌是一個生命王國，與動物的關(guān)系比與植物的關(guān)系更密切，許多真菌以腐爛的植物為食。一些真菌在其繁殖周期中產(chǎn)生我們所知的蘑菇狀子實體，但它們也產(chǎn)生一種叫做菌絲的線狀結(jié)構(gòu)的分支網(wǎng)絡(luò)。整整150年前，科學(xué)家們首次發(fā)現(xiàn)切葉蟻在它們的巢穴中培育真菌花園，用葉子喂養(yǎng)真菌，反過來吃掉真菌網(wǎng)的頂端。
“螞蟻像人類一樣從事農(nóng)業(yè)，”首席研究作者Ted R. Schultz博士說，他是一名研究昆蟲學(xué)家，也是DC華盛頓州史密森尼國家自然歷史博物館膜翅目的館長。"它們的大腦很小，但是它們能夠完成這一系列復(fù)雜的行為."
舒爾茨說，更好地理解螞蟻耕作的做法，使昆蟲和真菌受益多年，有一天也可以幫助人類開發(fā)更有效的農(nóng)業(yè)方法。
螞蟻農(nóng)民照料真菌花園
35年來，舒爾茨一直在研究真菌養(yǎng)殖螞蟻，包括切葉蟻，試圖弄清楚這種不尋常的行為是如何進(jìn)化的。
為了追溯螞蟻和真菌之間這種關(guān)系的演變，舒爾茨和他的同事們構(gòu)建了復(fù)雜的家譜。研究人員使用475種真菌的DNA，包括288種已知由螞蟻培育的真菌，拼湊出所有這些生物的關(guān)系。研究小組對276種螞蟻做了同樣的事情，其中包括208種真菌農(nóng)民。

根據(jù)一項新的研究，6600萬年前一顆小行星撞擊地球后，螞蟻開始種植真菌。這里切葉蟻種Atta cephalotes的蟻后和工蟻正在照料一個真菌花園?？_林·律界英豪
家譜是基于不同物種基因組的相似性或不相似性，樹枝的長度是由一個物種與另一個物種之間的基因變化決定的。這些基因差異通常與時間有關(guān)，更多的變異需要更多的時間來進(jìn)化。通過將每一個家譜分別與稀有的真菌和螞蟻化石相結(jié)合，科學(xué)家們能夠確定螞蟻和真菌在多久以前分支成為今天存活的家族和物種。
研究人員發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代螞蟻生長的真菌的祖先在6600萬年前開始進(jìn)化——與此同時，一顆巨大的小行星與現(xiàn)在墨西哥希克蘇魯伯的尤卡坦半島相撞。撞擊產(chǎn)生的塵埃云遮住了陽光，導(dǎo)致植物和動物大量死亡，包括恐龍(鳥類除外)。但是這種破壞和腐爛似乎是真菌分解死亡植物的黃金機(jī)會。
“實際上有證據(jù)表明，在白堊紀(jì)-古近紀(jì)事件結(jié)束后，真菌曾短暫繁殖，”舒爾茨說。

現(xiàn)代切葉蟻和其他真菌養(yǎng)殖螞蟻的祖先也在這個時候多樣化了，它們似乎與真菌一起進(jìn)化了多年，以至于一些螞蟻“馴化”了今天只在螞蟻巢穴中發(fā)現(xiàn)的真菌物種。
紐約州北部康奈爾大學(xué)的昆蟲學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)教授科里·莫羅博士同意舒爾茨的假設(shè)，即小行星撞擊導(dǎo)致了螞蟻真菌養(yǎng)殖的進(jìn)化。
“這是他們永遠(yuǎn)無法證明的事情之一，除非我們有一臺時間機(jī)器，但他們將真菌和螞蟻發(fā)生的事情與全球發(fā)生的事情聯(lián)系起來，”莫羅說，他沒有參與這項研究?！澳憧梢钥吹竭@種幾乎一對一的關(guān)系?！?/span>
互利的關(guān)系
這種共享的進(jìn)化史似乎在所謂的互利共生中對螞蟻和真菌都有好處。螞蟻得到食物，真菌得到空間和食物，加上螞蟻的細(xì)心照料和昆蟲尋找新領(lǐng)域時傳播的機(jī)會。
舒爾茨說:“當(dāng)一只女兒蟻后準(zhǔn)備離開媽媽的窩，開始自己的窩時，她會在嘴里銜一點媽媽的菌類?！?/span>
螞蟻和真菌互相幫助，但它們也可能幫助人類農(nóng)民。

“人類從事農(nóng)業(yè)已經(jīng)有12000年了，”舒爾茨說?！拔浵?，6600萬年來?！?/span>
螞蟻利用有益的細(xì)菌來保持真菌作物的健康，使其免受疾病的侵害，并且似乎比人類農(nóng)民通常對作物所做的更成功。
“我們一直在應(yīng)對抗生素耐藥性，并試圖找到新的抗生素來克服這一問題，”舒爾茨說?！叭绻覀兡芘宄麄兪侨绾巫龅竭@一點的，我不明白這怎么會影響人類農(nóng)業(yè)實踐并加以改進(jìn)?！?/span>
Kate Golembiewski是芝加哥的自由科學(xué)作家，她熱衷于動物學(xué)、熱力學(xué)和死亡。