Ketika manusia mula bertani sekitar 12, 000 tahun yang lalu, mereka mengubah masa depan spesies kita selamanya. Nenek moyang kita adalah perintis ekologi, menemui dan mengusahakan tanaman yang paling berharga, memajukan mereka untuk memberi makan seluruh masyarakat dan mengubah tanaman liar sehingga pada dasarnya mereka menjadi bergantung kepada manusia untuk hidup mereka. Perladangan, dalam kata-kata Projek Genetik Negara Geografi, "menyemai benih untuk zaman moden."
Kandungan Terkait
- Mempelajari Ant "Hidung" Boleh Membawa ke Penambah Bug Lebih Baik
- Bagaimana Manusia Membantu Semut Menyerang Dunia
- Adakah Semut Tani Pertama di Dunia?
Tetapi manusia terlambat untuk permainan. Pada masa nenek moyang kita telah melancarkan Revolusi Neolitik yang berubah-ubah dunia, semut telah menanam kulat di hutan hujan Amerika Selatan selama 60 juta tahun. Ahli-ahli sihir pertanian bijih ini menggunakan teknik-teknik canggih yang menyaingi tanaman kita sendiri-termasuk tanaman domestik yang hari ini tidak diketahui secara alamiah dan juga tidak dapat bertahan tanpa penanaman mereka.
Kini para penyelidik Smithsonian telah menunjuk masa-dan mungkin mengapa semut mengembangkan teknik pertanian yang luar biasa ini. Dengan mencipta semut evolusi semut pertanian, mereka melaporkan bahawa revolusi dalam pertanian semut mungkin didorong oleh peralihan dramatik dalam iklim sekitar 30 juta tahun yang lalu. Lebih-lebih lagi, sistem pertanian yang muncul dari revolusi itu masih mempunyai sedikit pelajaran untuk manusia hari ini.
Hari ini, kira-kira 240 spesies semut semut-pemotong daun di kalangan mereka-dikenali sebagai ladang kulat di benua Amerika dan Caribbean. Kompleks bahan api bawah tanah mereka kompleks, masyarakat berasaskan pertanian yang tidak hanya mampan dan cekap, tetapi juga tahan terhadap penyakit dan perosak. Para petani kecil ini bersatu dengan strategi yang sama: Mereka mencari makanan untuk tumbuh-tumbuhan, tetapi jangan memakannya. Sebaliknya, mereka menggunakannya untuk menyuburkan kulat berharga mereka, yang mereka tumbuh pada skala perindustrian.
Dalam kes ini, kulat benar-benar terpencil di taman bawah tanah, yang biasanya terletak di habitat yang kering dan tidak ramah di mana saudara liar mereka tidak dapat hidup. Mereka juga tidak boleh melarikan diri, yang bermaksud kulat liar dan domestik tidak dapat bersama dan menukar gen. Akibat pengasingan ini, kulat buas telah berkembang dalam kesesuaian lengkap dengan petani semut mereka. Untuk sebahagian mereka, semut sangat bergantung pada tanaman mereka apabila anak perempuan ratu menemui tanah jajahan baru, dia mengambil sekeping taman kulat ibunya untuk memulakannya.
"Kulat yang mereka tumbuh tidak pernah ditemui di hutan, mereka kini bergantung sepenuhnya kepada semut, " jelas ahli entomologi Ted Schultz, kurator semut di Smithsonian National Museum of Natural History. "Ia seperti banyak tanaman kami. Kami mengusahakan perkara-perkara yang sangat diubah suai yang wujud dalam bentuk yang tidak lagi terdapat di alam liar. "
Dalam sebuah kajian yang diterbitkan pada 12 April di dalam jurnal Proceedings of the Royal Society B, Schultz dan rakan-rakannya menggunakan alat-alat genomik baru untuk mengungkap akar dari pengaturan luar biasa ini. Schultz dan pasukannya mencipta pokok keluarga evolusi semut pertanian-jamur, mengetuk kedai-kedai data genetik untuk 78 spesis semut tanaman pertanian dan 41 spesies semut bukan pertanian. Kebanyakan dikumpulkan oleh Schultz sendiri selama beberapa dekad di lapangan.
Penyelidik menggunakan rekod genetik ini-yang termasuk urutan DNA lebih daripada 1, 500 tapak genom untuk setiap spesies-untuk membuat alasan mundur dari spesies hidup dan mengenal pasti nenek moyang yang sama dari keturunan semut hari ini. Mereka membuktikan data genetik ini dengan beberapa fosil semut utama, yang digunakan untuk menentukurkan tarikh bagi perubahan yang mereka dapati dalam analisis DNA mereka.
Dengan data ini, Schultz dapat menguraikan apabila spesies semut ini menghasilkan kemajuan evolusi utama untuk pertanian yang lebih maju-serta menghasilkan teori mengapa.
Ted Schultz, kurator semut dengan Muzium Sejarah Alam Nasional Smithsonian, memegang sarang makmal semut yang tumbuh dengan kulat yang lebih rendah sambil berdiri bersebelahan sarang makmal semut daun pemangkasan daun yang semakin tinggi. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Data DNA menunjukkan bahawa lompatan ini bertepatan dengan perubahan dramatik dalam iklim purba. Semut nampaknya telah membangunkan sistem pertanian lanjutan mereka beberapa ketika selepas acara penyejukan global mula menurunkan suhu di seluruh dunia sekitar 35 juta tahun yang lalu. Peralihan yang terhasil daripada hutan hujan basah dari nenek moyang mereka yang pengumpul untuk pengeringan persekitaran, para peneliti menulis, mungkin telah mencetuskan inovasi pertanian apabila semut mengekalkan keadaan terkawal untuk memastikan kebun jamur mereka bertambah.
"Ia kelihatan seperti apa yang menjadi nenek moyang semut yang tumbuh lebih tinggi, sememangnya ia hidup di tempat kering atau habitat kering bermusim, " kata Schultz. "Jadi, jika semut-semut berkembang kulat habitat yang basah, dan membuangnya ke habitat yang kering, itu seperti manusia yang mengambil salah satu dari mereka yang berasal dari negara asalnya."
"Secara amnya, apabila kita memelihara benda-benda kita, kita mengasingkannya dalam plot dan menuai benih dari yang kita sukai, dan terus menanam benih itu, " katanya. "Jika anda mempunyai kulat yang kerabatnya tinggal di hutan basah, dan anda membawanya ke habitat kering, ia tidak dapat melarikan diri lagi ... Sepanjang masa, terpencil untuk beratus-ratus ribu atau berjuta-juta tahun, itu cukup baik peluang untuk pembawaan. "
Tetapi kulat bukanlah satu-satunya yang melalui transformasi. Pada masa yang sama, keturunan semut mulai mempelbagaikan dengan ketara. Genom mereka beralih semasa bergerak dari perhimpunan berburu ke pertanian, dan sekali lagi apabila bentuk pertanian kulat yang lebih tinggi telah diterima pakai. Schultz dan rakan sekerja menyatakan dalam kajian terdahulu bahawa semut mungkin kehilangan keupayaan untuk membuat asid amino utama, arginine, kerana mereka mempunyai sumber siap dalam kulat-dan kini menjadi bergantung kepada sumber itu.
Ahli mikologi yang mengkaji sistem yang sama mungkin melihatnya sebagai satu di mana kulat menggunakan semut, bukan sebaliknya. "Ia mungkin berbunyi jenis buruk bagi kulat tetapi juga manfaatnya. Semua keperluan mereka cenderung, "kata Diana Six, ahli entomologi Universiti Montana. "Saya fikir kulat benar-benar memanipulasi keadaan itu juga."
Enam, yang tidak terlibat dalam kajian itu, menambah bahawa Schultz dan rakan-rakannya dapat mengusik cerita evolusi yang kompleks yang tidak menyokong banyak anggapan sebelumnya-iaitu, evolusi kulat yang mencintai kelembapan akan didorong oleh tekanan dalam hutan hujan yang lembab di mana mereka hidup. "Idea bahawa dengan simbiosis ini ada sesuatu yang menguatkuasakan kekhususan itu, dan pengasingan yang menyebabkan kebergantungan yang melampau ... Ini benar-benar membuat banyak rasa, " kata Enam. "Tetapi ia memerlukan orang untuk berfikir sedikit di luar kotak untuk mencari jenis jawaban."
Pertanian semut lanjutan, seperti yang anda harapkan, berbeza dari usaha manusia dengan beberapa cara yang jelas (kurang traktor, untuk satu). Walau bagaimanapun, Schultz percaya bahawa kita boleh belajar satu atau dua perkara daripada memerhatikan bagaimana satu spesies ternakan lain di alam semula jadi-termasuk anai-anai, kumbang dan lebah-mengamati tanaman mereka.
Sebagai contoh: Seperti beberapa petani industri, semak-semak tanaman kulat tumbuh satu jenis tanaman. Walau bagaimanapun, mereka berjaya berbuat demikian tanpa menyerang musuh seperti penyakit atau perosak yang mengancam tanaman manusia apabila mereka kehilangan kepelbagaian genetik. Semut mencapai prestasi luar biasa ini dengan mengekalkan bilik taman bawah tanah mereka tanpa had untuk mengehadkan kemungkinan penyakit, dan dengan menghasilkan sejenis antibiotik semulajadi yang berfungsi sebagai racun makhluk perosak, melawan kulat parasit yang mengancam sumber makanan mereka.
Strategi-strategi ini berkesan memastikan patogen di cek tetapi tidak memusnahkan mereka sebagai manusia cenderung untuk melakukan, kadang-kadang tanpa makna. Sebaliknya, semut telah mencapai keseimbangan yang mampan bahawa manusia akan melakukannya dengan baik, kata Schultz.
"Mereka tumbuh monokultur, tetapi terdapat semua jenis bakteria dan mikroba lain yang mungkin benigna atau bermanfaat, " kata Schultz. "Ia seperti ekosistem kecil yang mereka sedang memupuk." Begitu juga, dalam bidang pertanian manusia, "ketika kita menanam tanaman kita tidak hanya tumbuh seperti jagung, " tambahnya. "Kami juga menanam semua mikroba ini di dalam tanah, dan mungkin terdapat campuran ekologi optimum mikrob yang terbaik untuk tanah yang sihat dan jagung yang sihat."
Tempat koloni semut di ekosistem tempatan yang lebih besar juga boleh mengadakan beberapa pelajaran untuk petani manusia, nota Schultz. Fikirkan koloni daun pengacau sebagai satu vertebrata meragut besar: Berat gabungan koloni adalah sama dengan yang mengatakan seekor lembu, dan ia boleh menggunakan jumlah tumbuh-tumbuhan tempatan yang sama dalam tempoh masa yang sama.
"Kenapa mereka tidak memadamkan semua tumbuh-tumbuhan di kawasan dan terpaksa bergerak?" Dia bertanya. Salah satu sebabnya adalah bahawa tumbuh-tumbuhan tempatan juga telah berkembang selari dengan koloni. Pokok yang menjadi gila hingga mati oleh semut mungkin mula meluahkan toksin yang menjadikan daunnya tidak menawan dengan cendawan semut, menyebabkan mereka bergerak supaya pokok dapat tumbuh semula.
"Mereka tidak sengaja melakukannya; Ia tidak seperti mereka secara sengaja memilih untuk tidak memusnahkan pokok, "tambahnya." Tetapi seluruh ekosistem setempat dan semua organisma di dalamnya telah berkembang maju menjadi semacam keadaan yang stabil, yang menghasilkan pertanian yang berkelanjutan seperti ini. " yang terkecil di kalangan kita, nampaknya, pelajaran yang lebih besar dapat muncul.
