Toen een enorme asteroïde de dinosauriërs uitroeide, begonnen mieren schimmels te kweken

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.

CNN
—

Je hebt waarschijnlijk bladsnijdermieren wel eens stukjes planten zien dragen, misschien in een natuurdocumentaire, in een wetenschapsmuseum of in de Het nummer ‘Circle of Life’ aan het begin van de Disney-animatiefilm ‘The Lion King’ uit 1994.

Die mieren eten de bladeren niet; in plaats daarvan brengen ze ze terug naar hun nesten om een ​​tuin met schimmels te voeden, die voedsel voor de mieren produceren.

Onderzoekers hebben nu DNA-analyse gebruikt om te ontdekken hoe lang mieren schimmels kweken, nu beschreven in een studie donderdag gepubliceerd in het tijdschrift Science. Het blijkt dat deze insecten al 66 miljoen jaar tot de kleinste boeren ter wereld behoren, deels dankzij de asteroïde die de aarde trof en veroorzaakte een reeks gebeurtenissen die leidden tot de ondergang van de dinosauriërs.

Schimmels zijn een levensrijk dat nauwer verwant is aan dieren dan aan planten, en velen van hen consumeren rottend plantaardig materiaal. Sommige schimmels maken vruchtlichamen die we kennen als paddenstoelen als onderdeel van hun voortplantingscycli, maar ze produceren ook een vertakkend netwerk van draadachtige structuren, genaamd hyfen. Precies 150 jaar geleden ontdekten wetenschappers voor het eerst dat bladsnijdermieren tuinen met schimmels in hun nesten aan het cultiveren waren, waarbij ze de schimmels stukjes blad voedden en op hun beurt de toppen van de schimmelwebben aten.

“Mieren beoefenen landbouw net als mensen”, zegt hoofdauteur van het onderzoek Dr. Ted R. Schultzeen onderzoek entomoloog en curator van hymenoptera in het Smithsonian National Museum of Natural History in Washington, DC. “Ze hebben kleine hersenen, maar toch slagen ze erin deze ingewikkelde reeks gedragingen uit te voeren.”

Een beter begrip van de mierenteeltpraktijken waar zowel de insecten als de schimmels al eeuwenlang van profiteren, zou mensen op een dag ook kunnen helpen effectievere landbouwmethoden te ontwikkelen, aldus Schultz.

Schultz bestudeert al meer dan 35 jaar schimmelkwekende mieren, waaronder bladsnijders, om te proberen te achterhalen hoe dit ongewone gedrag zich heeft ontwikkeld.

Om de evolutie van deze relatie tussen mieren en schimmels te volgen, bouwden Schultz en zijn collega’s complexe stambomen. Met behulp van het DNA van 475 soorten schimmels, waaronder 288 soorten waarvan bekend is dat ze door mieren worden gekweekt, hebben de onderzoekers ontdekt hoe al deze organismen verwant zijn. Het onderzoeksteam deed hetzelfde voor 276 soorten mieren, waaronder 208 soorten schimmelkwekers.

De stambomen zijn gebaseerd op hoe vergelijkbaar of verschillend de genomen van de verschillende soorten zijn, en de lengtes van de boomtakken worden bepaald door hoeveel genetische verandering er is tussen de ene soort en de andere. Deze genetische verschillen zijn vaak gekoppeld aan tijd, waarbij meer variatie meer tijd nodig heeft om te evolueren. Door elke stamboom te combineren met zeldzame fossielen van respectievelijk schimmels en mieren, konden de wetenschappers vaststellen hoe lang geleden de mieren en schimmels zich vertakten in de families en soorten die vandaag de dag leven.

De onderzoekers ontdekten dat de voorouders van de moderne door mieren gekweekte schimmels 66 miljoen jaar geleden begonnen te evolueren – dezelfde tijd dat een enorme asteroïde in botsing kwam met wat nu het schiereiland Yucatán is. Chicxulub, Mexico. De stofwolk van de inslag verduisterde het zonlicht, wat een dramatische uitsterving van planten en dieren veroorzaakte, inclusief de dinosauriërs (behalve vogels). Maar deze vernietiging en dit verval lijken een gouden kans te zijn geweest voor schimmels die de dode planten hebben afgebroken.

“Er zijn aanwijzingen dat schimmels zich vlak na het einde van de periode kortstondig vermenigvuldigden Krijt-Paleogeen evenement”, aldus Schultz.

De voorouders van moderne bladsnijders en andere mieren die schimmels kweekten, diversifieerden zich rond deze tijd ook, en ze leken in de loop der jaren samen met de schimmels te evolueren tot het punt dat sommige mieren soorten schimmels ‘domesticeerden’ die tegenwoordig alleen in Nederland voorkomen. de mierennesten.

Dr. Corrie Moreaueen professor in entomologie en evolutionaire biologie aan de Cornell University in de staat New York, was het eens met de hypothese van Schultz dat de inslag van de asteroïde leidde tot de evolutie van schimmelteelt bij mieren.

“Het is een van die dingen die ze nooit kunnen bewijzen, tenzij we een tijdmachine krijgen, maar ze brengen wat er met de schimmels en de mieren gebeurt in verband met wat er wereldwijd gebeurt”, zegt Moreau, die niet bij het onderzoek betrokken was. “Je kunt deze bijna één-op-één-relatie zien.”

Deze gedeelde evolutionaire geschiedenis lijkt zowel de mieren als de schimmels ten goede te zijn gekomen in wat mutualisme wordt genoemd. De mieren krijgen voedsel en de schimmels krijgen kost en inwoning, plus zorgvuldige verzorging door de mieren en de kans om zich te verspreiden terwijl de insecten nieuw territorium uitzetten.

“Als een dochterkoningin zich klaarmaakt om het nest van haar moeder te verlaten en haar eigen nest te beginnen, neemt ze een klein beetje van de schimmel van haar moeder in haar mond,” zei Schultz.

De mieren en schimmels helpen elkaar, maar misschien kunnen ze ook menselijke boeren helpen.

“Mensen beoefenen al 12.000 jaar landbouw”, zei Schultz. “Mieren, al 66 miljoen jaar.”

De mieren gebruiken nuttige bacteriën om hun schimmelgewassen gezond te houden tegen ziekten en lijken meer succes te hebben dan menselijke boeren vaak met hun gewassen doen.

“We hebben voortdurend te maken met antibioticaresistentie en proberen nieuwe antibiotica te vinden om die te overwinnen”, aldus Schultz. “Als we erachter zouden kunnen komen hoe ze dat hebben gedaan, zie ik niet hoe dat de praktijk van de menselijke landbouw niet zou kunnen informeren en verbeteren.”

Kate Golembiewski is een freelance wetenschappelijk schrijver gevestigd in Chicago die zich verdiept in zoölogie, thermodynamica en de dood.