Пенсионный советник

Муравьям не хватило грибов

Учёные разобрались в возникновении симбиоза муравьёв Attini и грибов

Пётр Смирнов 25.03.2008, 13:48

Учёные разобрались, как американские муравьи научились выращивать целые грибные плантации. Чтобы научиться помогать друг другу, муравьям и грибам понадобился общий враг и секретное оружие — бактерии. Те же бактерии для защиты от врагов через миллионы лет научился использовать человек.

То, что насекомые возникли за миллионы лет до человека, отнюдь не делает их менее совершенными. Социальной организации колоний пчёл или муравьев может позавидовать самая совершенная демократия. И эксплуатировать другие виды они могут не хуже человека, при этом от охоты и собирательства к «скотоводству» и сельскому хозяйству они перешли за миллионы лет до нас. Учёные разобрались, как муравьи сделали это.

Кроме человека и муравьев выращивать что-то для пропитания умеют ещё термиты и короеды, однако именно муравьи достигли в этом деле наибольшего совершенства. Эта их уникальная черта была подмечена ещё в конце позапрошлого века. И если для нас удивительно само по себе умение, то энтомологи-эволюционисты смогли выделить пять отдельных сельскохозяйственных систем и проследить эволюцию этих способностей. Работа учёных опубликована в последнем выпуске Proceedings of the National Academy of Sciences.

Конечно, муравьи выращивают не злаки и не фруктовые деревья — им вполне достаточно грибов; кстати, это одна из последних культур, освоенных человеком.

Ученые полагают, что исходная форма сельского хозяйства возникла около 50 миллионов лет назад, когда «культурными» стали грибы семейства Leucocoprineae. За последние 30 миллионов лет из этой системы возникли ещё три, а еще несколько миллионов лет спустя одна из этих систем дала начало самой современной — культивированию грибов муравьями-листорезами, появившимися 8–12 миллионов лет назад и ставшими доминирующими травоядными в тропиках Нового Света.

Эти выводы ученые сделали после тщательного анализа поведения, особенностей биохимических процессов и генетических исследований, давших им возможность восстановить филогенетическое дерево и заполнить пробелы истории — предположить наличие общего предка.

Все семейство Attini состоит из 230 видов, которые преимущественно населяют тропики Нового Света. Все виды этого семейства облигатно, то есть полностью, зависят от выращиваемых грибов. Сложившийся мутуализм настолько силен, что новая муравьиная королева, когда организует новую колонию, обязательно переносит туда частицы гриба, достаточные для того, чтобы возделать новый сад.

Самые совершенные из всего семейства — муравьи-листорезы, или зонтичные. Если все остальные муравьи выращивают грибы так же, как человек растит свои вешенки и шампиньоны, то есть на органическом детрите, то листорезы разбивают целые сады, самостоятельно перерабатывая живые листья, цветы и траву, из которых и производят субстрат для своих подопечных.

При этом грибы, культивируемые зонтичными муравьями, не встречаются в природе самостоятельно — они не способны жить на другом субстрате, кроме специально созданного для них. Взамен они образуют вздутия гиф (растущих нитей гриба), богатые питательными веществами, которые собирают муравьи.

Остальные современные схемы «грибоводства» муравьев Attini отличаются видами культурных грибов и, как уже упоминалось, используемым субстратом. Авторы работы, Тед Шульц и Шон Брэди, даже вспомнили сравнение колонии муравьев с большим травоядным. Если учесть его биомассу, продолжительность жизни и количество поглощаемой травы, то сходству помешает лишь необычный внешний вид этого «синтетического животного».

Происхождение сельского хозяйства даже несколько более сложное, чем может показаться на первый взгляд,

— это результат четырехстороннего симбиоза трех мутуалов и одного паразита.

К мутуалам относятся муравьи семейства Attine, их культурные грибы (Leucocoprineae и Pterulaceae) и бактерии рода Pseudonocardia (Actinomycetes), живущие в пищеварительном тракте муравьев. Паразит — гриб рода Escovopsis (Ascomycetes) — известен только как «вредитель» в садах культурных грибов.

Синтезируемые бактериями-симбионтами антибиотики помогают частично справиться с вредителями, не поражая «культурные» грибы. Человечество «приручило» бактерий этого же рода для производства стрептомицина и неомицина только во второй половине прошлого века. Кстати, это ещё один пункт, по которому муравьи существенно обогнали человека.

Шульц и Брэди считают, что, как и у термитов (и в отличие от человека и жука-короеда), сельское хозяйство возникло у муравьев один раз — около 50 миллионов лет назад, а затем уже изменялось и приобретало новые формы, притом каждая новая форма тоже возникала однократно.

Более того, такая форма поведения вторична — ученые доказали, что 73 миллиона лет назад существовал предок, питавшийся не только за счет сельского хозяйства и давший начало всему многообразному семейству Attini.

Так что муравьи на несколько миллионов лет обогнали человечество в эволюционной гонке. Правда, это им удалось не за счет преимущества в числе конечностей, а благодаря нужным встречам, устроенным самой природой.