Di bawah kanopi hutan hujan, bunyi serigala yang rendah dari serangga yang terbentuk kepada crescendos berkala sebagai daun cangkerang dan daun tangerine lebih besar daripada plat makan malam yang turun dari cawangan di atas. Scarlet macaws dan toucans kuning-ridged isu raspy panggilan. Monyet Capuchin menjatuhkan detritus dari pokok-pokok ke empat ahli biologi yang melangkah jauh di sepanjang hutan hujan Amazon, hanya beberapa jam perjalanan ke utara Manaus, Brazil. Di dalam kawasan hutan yang luas ini, yang berjalan tak terputus selama beratus-ratus kilometer ke sempadan Venezuela, mereka sedang mencari petunjuk untuk menjelaskan peristiwa evolusi yang luar biasa.
Kandungan Terkait
- EO Wilson Mengadu Saintis Besok untuk Mencari Kekayaan Tidak Terciptanya di Bumi
Di suatu tempat berhampiran tempat ini 50 juta tahun yang lalu, selepas dinosaurus hilang, spesies semut tertentu mula memupuk dan memakan jamur. Daripada semua binatang di bumi, hanya semut-semut ini, beberapa jenis kumbang dan rayap-dan, tentu saja, manusia-menumbuhkan makanan mereka sendiri. Entah bagaimana, suku semut baru ini, attines, masuk istilah antropomorphic-dari pemburu-pengumpul kepada petani. Bagaimana dan mengapa mereka melakukannya menjadi misteri yang menggembirakan.
Ted Schultz, ahli entomologi penyelidikan dari Muzium Sejarah Alam Nasional, Smithsonian Institution, bergelut dengan intensiti penyeru di pintu masuk sarang semut. Dia mempunyai rambut hitam dan mata tar yang menyerupai bola arang besar di belakang lensa tebal. Objek minatnya adalah sarang pemotong daun, yang paling menonjol semut.
Dua puluh kaki di atas pokok sangkakala yang berdekatan, semut-semut yang dibentangkan pada daun yang baru tumbuh, mandibles terbuka, mengukir setengah bulan yang elegan. Mereka memuat keratan ini, yang berat sehingga sepuluh kali lebih banyak daripada yang mereka lakukan, di belakang mereka dan kepala untuk rumah, streaming kembali ke bawah pokok dalam garis bergelombang tidak berbeza dengan kumpulan penggerak piano tipsy. Dari jarak yang sedikit, semut, memakai topi neon-hijau yang bergaya, kelihatan menari.
Aliran-alur pemotong daun yang lain mengalir dari bayang-bayang merentasi daun yang rapuh dan mati, ke dalam pembersihan tanah berpasir berwarna merah di sekeliling kawah dalam kotoran. Mereka mengembara melewati semut yang lebih besar dengan mandibles besar yang berjaga dekat pintu masuk sarang, menghilangkan saluran bawah tanah yang melengkung panjang, yang membuka hingga ribuan kamar yang tersebar dan keluar melalui kotoran batu-padat.
Berjuta-juta semut di kawasan yang saiz bilik tidur kecil mengisi sarang. Sekali di dalam bilik, pemotong daun melepaskan beban mereka. Semut berkebun kecil mengambil alih. Mereka membersihkan, memangkas dan mengeluh tepi daun, mencairkan rembesan mereka sendiri dan kasar permukaannya. Pada potongan-potongan daun ini, yang mereka pasangkan di baris yang kemas, semut kemudian letakkan bit dari cendawan tempatan.
Schultz dan kolaboratornya yang rapat, Ulrich Mueller, seorang ahli ekologi tingkah laku dari University of Texas di Austin, percaya bahawa kemampuan pemotong daun untuk menuai dan menuai kulat adalah sama dengan pertanian manusia. Mereka juga mencadangkan bahawa manusia mempunyai sesuatu untuk belajar dari semut, menunjuk kepada penemuan baru-baru ini yang menggunakan antibiotik untuk menjaga penyakit di dalam pemeriksaan di dalam taman-taman kulat mereka. "Pernahkah anda cuba menyimpan sesuatu di kawasan tropika tanpa perosak selama lebih daripada beberapa saat?" Kata Schultz. "Ini adalah satu pencapaian yang luar biasa." Mungkin, dia mencadangkan, kajian berhati-hati terhadap semut akan menghasilkan cara bagi manusia untuk melawan penyakit atau untuk melabur dengan lebih lestari. "Semut ini mempunyai sistem maklum balas yang positif-50 juta tahun dalam pertanian mampan, " kata Schultz.
Rekod yang luar biasa ini kelihatan sangat teruk di hutan hujan. Semasa memandu utara di jalan raya yang baru, 1, 000 batu yang berjalan dari Manaus ke Caracas, corak perkembangan tulang ikan yang menghancurkan kawasan besar Amazon kelihatannya, dengan jalan pembalakan kotoran baru mengalir di setiap arah. Sebaliknya, "pemotong daun itu tidak menyala-nyala, " kata Schultz. "Anda boleh bayangkan banyak senario di mana sarang semut di hutan ini semakin besar dan lebih besar, di mana mereka akan membawa pertanian ini ke titik di mana mereka akan mengetuk seluruh sistem. Tetapi mereka tidak. "
Schultz dan Mueller telah kembali ke Amazon untuk cuba memikirkan bagaimana semut pertama ibu dari semua semut tukang kebun-mula menanam makanan koloni. Apa yang dia kelihatan seperti? Bagaimana dia bertindak? Dan bagaimanakah di bumi dia menguruskan transformasi yang begitu penting?
Manusia telah tertarik dengan semut-semut daun penjuru selama berabad-abad. The Popol Vuh, kronik Mayan kuno, meraikan kecerdasan dan kemahiran komunikasi mereka. Charles Darwin, yang pertama kali melawat hutan tropika Brazil, tersentuh oleh keabadian dan industri mereka. "Jalan yang dipukul dengan baik di setiap arah, di mana pasukan tentera tidak dapat dilihat, " tulisnya pada tahun 1839.
Beberapa dekad kemudian, ahli alam semulajadi Inggeris yang hebat Henry Walter Bates, mencatat industri daun bawang dan rahmat dalam karya agamanya 1863, The Naturalist di Sungai Amazons, juga mencatatkan pandangan yang lebih menyedihkan - petani tempatan yang menganggap semut sebagai " perosak. "Tetapi Bates, seperti pemerhati lain, menyangka pemotong daun menggunakan keratan mereka sebagai perlindungan dari hujan. (Mereka juga dipanggil semut parasol.) Ia mengambil ahli ekologi dan pakar sains, Thomas Belt, untuk akhirnya mengetahui bagaimana daun sebenarnya digunakan. Pada operasi perlombongan di Nicaragua, Belt menggali dua sarang pemotong daun. Mengejutkannya, dia dapat melihat beberapa tanda daun potong. Setelah pemeriksaan rapat bahan cokelat spongy yang mengisi bilik, Walau bagaimanapun, Belt menyaksikan "kepingan daun yang dibahagi-bahagikan dengan separa, layu menjadi warna coklat, dan ditumbuhi dan disambungkan dengan ringan oleh satu jam cendawan putih. . . . "Pemotong daun, Belt menulis pada tahun 1874, " sebenarnya, penanam dan pemakan cendawan. "
Tidak lama kemudian, William Morton Wheeler, dekan penyelidikan semut di Harvard, menulis sebuah buku mengenai penanam kulat. Dan Edward O. Wilson, yang kemudiannya akan menggantikan Wheeler sebagai ulama semut terkemuka di Harvard, yang dijuluki pemotong daun "di antara yang paling maju dari semua serangga sosial."
Tetapi para penyelidik cuba memahami dengan lebih baik pemahaman terobosan Belt yang menghadapi halangan utama, terutama ketika mengenal pasti jenis kulat semut tumbuh. Para saintis biasanya mengenal pasti kulat melalui sporofora, bahagian tumbuhan yang menghasilkan spora. Walau bagaimanapun, di kebun semut, sporofora jarang terdapat bukti sebab alasan yang tidak jelas. "Ia seakan-akan semut telah membuang kulat, " jelas Schultz. (Pada dasarnya, semut menyebarkan kulat dengan mengambil keratan.) Tanpa kaedah untuk mengenal pasti jenis jamur, saintis kehilangan setengah cerita.
Di sinilah perkara yang berlaku ketika mueller dan Schultz melintasi jalan pertama di CornellUniversity pada akhir 1980-an. Di sana, mereka bekerjasama dengan pakar kulat Ignacio Chapela, kini di University of California di Berkeley, dan Stephen Rehner dari Jabatan Pertanian AS di Beltsville, Maryland. Chapela menarik ketegangan kulat individu dari taman semut dan memelihara mereka hidup. Menggunakan teknik genetik molekul, Rehner kemudian menerangkan perbezaan antara pelbagai strain. Schultz mencocokkan keputusan tersebut dengan analisis DNAnya mengenai semut yang berkaitan. Pada tahun 1994, empat orang menerbitkan satu kajian dalam majalah Sains yang mendokumentasikan interaksi antara kulat dan semut. "Sekarang jelas, " kata mereka, "bahawa asal-usul tingkah laku yang berkembang kulat adalah peristiwa yang sangat jarang terjadi, hanya terjadi sekali dalam sejarah evolusi semut." Penemuan yang paling canggih, para penyelidik mengamalkan, telah membiak satu keturunan kulat sekurang-kurangnya 23 juta tahun.
Dalam laporan tindak lanjut empat tahun kemudian, Mueller, Rehner dan Schultz mengubah kebijaksanaan yang diterima, dengan alasan bahawa kulat pada kulat sering mewakili pelbagai spesies-bukan hanya satu yang dilalui oleh ratu dari sarang ke sarang. Lebih banyak "primitif", saintis menulis, kadang-kadang berkongsi kulat mereka dengan satu sama lain, walaupun dengan spesies semut yang berkaitan dengan jarak jauh-versi, ahli biologi mencadangkan, putaran tanaman. "Kita boleh menunjukkan bahawa kegagalan tanaman adalah isu utama dalam kehidupan mereka, " jelas Mueller. "Mereka melakukan perkara yang sama yang telah dilakukan oleh manusia, pergi ke jiran untuk mencari pengganti, kadang-kadang mencuri, kadang-kadang mengalahkan dan membunuh jiran-jiran juga. Kami telah menunjukkan ini dalam makmal. Perkara logik seterusnya ialah mencarinya di alam liar. "
Keistimewaan para saintis untuk menyamakan kulat semut kepada pertanian manusia telah menarik pengkritik. Naomi Pierce, seorang pakar Harvard dalam interaksi semut / tumbuhan, memuji kerja lapangan mereka, tetapi menganggap bahawa semut yang berubah menjadi petani mungkin membawa terlalu jauh. "Masalahnya ialah anda boleh terperangkap dengan metafora, " katanya. Semut, sememangnya, tidak secara sedar mengembangkan pertanian. Menunjukkan niat manusia ke semut, kata Ignacio Chapela, mungkin penyelidik buta dengan alasan mengapa semut melakukan apa yang mereka lakukan.
Sementara Mueller dan Schultz bekerja pada hubungan semut dengan semut, satu kumpulan ahli biologi di University of Toronto mencatat-dan bertanya-tanya tentang-kehadiran acuan yang terus-menerus dan merosakkan, yang dipanggil Escovopsis, dalam kebun-kebun. Bagaimanakah, mereka bertanya, bahawa parasit kuat ini tidak kerap melampaui sarang penampan? Mengambil perhatian terhadap serbuk putih di bawah semut semut, mereka akhirnya mengenalinya sebagai sejenis bakteria, Streptomyces, yang merembes antibiotik. Antibiotik mengekalkan Escovopsis . Lebih penting lagi, mereka melakukannya sepanjang tempoh yang panjang, tanpa Escovopsis menjadi tahan sepenuhnya.
Mungkin ada satu jenis "perlumbaan senjata yang dipentaskan, " kata Cameron Currie, salah seorang penyelidik Toronto (sekarang di University of Kansas), di mana antibiotik yang dihidupkan terus menyesuaikan diri dengan perlawanan yang dibina di Escovopsis . Parasit tidak disapu sepenuhnya, tetapi tidak juga merapikan sarangnya. Currie kini cuba menentukan sejauh mana kebakaran kimia ini berlaku.
Satu kes buku simbiosis antara semut dan cendawan tiba-tiba ditunjukkan mempunyai empat pemain utama atau lima, jika anda mengira antibiotik yang dihasilkan oleh bakteria. Apabila antibiotik ini tidak melakukan silap mata, semut-semut memotong ketulan yang dijangkiti kulat dan menyeretnya jauh dari sarangnya.
Di hutan hujan, subuh masih belum pecah; semut Blepharidatta pada waktu malam, saudara-saudara dekat atap, masih di tempat kerja, mengangkut biji-biji minuscule bijirin, yang mana Mueller tersebar sekitar malam sebelumnya. Bait telah membiarkan Mueller mengesan Blepharidatta ke sarang mereka. Kerana Blepharidatta, yang tidak tumbuh kulat, telah diperhatikan membawa sekeliling bit jamur hidup bebas, Mueller mengesyaki mereka mungkin berada di ambang penanaman sendiri. Mueller sangat tertarik dengan eksperimen di mana Blepharidatta memindahkan rumpun kulat lebih dekat ke sarang mereka. "Kami sedang mencari sesuatu yang sangat dalam masa lalu evolusi, " kata Mueller. "Sesetengah semut di hutan ini mula bergabung dengan kulat. Dan peralihan itu adalah peralihan yang sama yang dilakukan manusia. "
Mueller berpaling pada lampu depan. "Kami cuba mengesan semula perkara, tetapi kami tidak akan mencari 'nenek moyang' di sini, tentu saja, " jelasnya. "Apa yang kita cari adalah spesies yang mengekalkan ciri-ciri yang dicirikan oleh nenek moyang." Tidak seperti bagaimana ahli bahasa melawat orang terpencil untuk mempelajari bagaimana pola ucapan telah berubah, katanya. "Itulah seperti apa yang kita lakukan di sini, melihat bagaimana tingkah laku yang paling primitif mungkin menghasilkan tingkah laku yang lebih rumit." Evolusi, dalam erti kata lain, memainkan kurang kemas dari garis-garis yang jelas yang mungkin anda ingat dari sekolah menengah dan lebih seperti sebuah filem di mana urutan boleh diulangi, kekal tidak berubah atau bahkan berjalan mundur dalam sejenis pengiraan.
Seluar dalam Mueller berkilat dengan peluh dan lumpur, penyiraman menyala mengikat leher dan lengannya, dan nyamuk berdengung di dekat telinganya. "Kami agak tidak normal dalam obsesi kita, " katanya. "Kami sangat melampau. Siapa lagi yang akan berpeluh di hutan untuk mencari semut-semut bodoh ini! "
Sebagai seorang kanak-kanak, Mueller berkata, dia "tidak terlalu berminat dengan pepijat." Mungkin ini kerana ayahnya, ahli botani untuk syarikat kimia Bayer, ditimpa oleh penyakit tropika misteri yang terkontrak pada ekspedisi di El Salvador ketika Ulrich hanya 4 tahun. Mueller berusia 9 tahun ketika bapanya meninggal dunia akibat penyakit itu. Selepas berhenti dari sekolah perubatan, beliau membaca buku kontroversial Sociobiology Edward O. Wilson (usaha untuk menghubungkan tingkah laku semua binatang, dari semut kepada manusia, dalam satu sintesis besar). Segera dia tahu apa yang dia mahu lakukan dengan hidupnya, untuk mengambil "pendekatan evolusi untuk memahami tingkah laku haiwan, tingkah laku sosial, dan kemudian tingkah laku manusia."
Schultz juga datang ke semut menerusi laluan litar yang dipengaruhi oleh Wilson. Dibesarkan di sebuah pinggir bandar biru kecil di selatan Chicago, anak kepada ibu bapa yang tidak pergi ke kolej, Schultz pergi ke sekolah Lutheran yang ketat. Di sana, salah seorang gurunya cuba meyakinkannya bahawa "tulang dinosaurus hanya dikebumikan di tanah oleh Tuhan untuk menguji iman kita."
Selepas keluar dari University of Chicago dan melayang ke barat ke San Francisco pada awal 1970-an, Schultz mengadakan beberapa siri juruteknik pekerjaan-gigi, pelapis katil air dan pencetak-sebelum mencuba tangannya sebagai penulis esei kritis mengenai fenomena paranormal ( "Gumpalan Dari Angkasa" dan "Orang Stranger daripada Sains"). Dalam perjalanannya untuk bekerja suatu pagi, Schultz, yang kemudian berusia 30-an, mula membaca The The Insect Society dari Wilson. Semut menarik perhatiannya kerana mereka menggabungkan "daya tarikan estetika" dengan ketajaman. "Saya mengejar banyak perkara yang mengejutkan saya, " kata Schultz. "Tetapi saya memerlukan kriteria untuk memikirkan bukan hanya perkara yang nampaknya dipenuhi dengan keajaiban, tetapi perkara-perkara yang nampaknya dipenuhi dengan keajaiban dan nyata ."
Walaupun beribu-ribu semut daripada berpuluh-puluh spesies sedang bergerak melalui sampah daun yang tebal, Schultz ditapis pada semut bersendirian, yang telah memotong sekeping cendawan liar dan mengangkut barang rampasan di sebatang kayu, menggeliat di bawah bebannya. "Hei, anda perlu melihatnya!" Schultz menjerit kepada Mueller. Ia adalah Trachymyrmex, antara yang lebih tinggi, atau lebih tinggi, "attines.
Schultz teruja. Dan terkejut. Walaupun dia telah membaca mengenai perlakuan membawa kulat liar ke dalam sarang mereka, dia tidak pernah melihat seseorang sebenarnya melakukannya. Dan kenapa mereka? Pengenalan kulat yang tidak serasi mungkin mengganggu atau menghancurkan seluruh taman semut. Apa yang berlaku di sini?
"Ini teka-teki, " kata Schultz. "Saya mengharapkan semut-semut sangat memilih apa yang mereka bawa ke dalam sarang, mempunyai beberapa jenis bias deria yang menerima kulat 'baik' dan menolak semua yang 'buruk'." Mueller menyatakan bahawa banyak tumbuhan menggunakan semut untuk menyebarkan benih, walaupun sama ada semut menjalankan pilihan mengenai apa yang mereka ambil, atau hanya bertindak balas terhadap rayuan rembesan tumbuhan, masih tidak jelas.
Schultz kelihatan positif yang sengit, walaupun semut dan kulatnya boleh mengubah banyak perkara yang dia tulis dan rekannya, apatah lagi mencabar semua anggapan mereka. "Mungkin bukan semut menemui jamur, " kata Mueller sambil tersenyum tersenyum. "Mungkin itu kulat yang menemui semut."
Kedua-dua Schultz dan Mueller mengkreditkan kolaborator mereka yang khazanah kerana menuntun mereka kepada idea bahawa kulat mendapat banyak keuntungan daripada hubungan dengan semut seperti semut dari kulat. Dibawa oleh semut, dilindungi oleh mereka dan cenderung di taman raksasa, klon jamur menikmati kapasiti pembiakan jauh melampaui apa yang mereka dapat dicapai tanpa dijangka. Lagipun, kulat hidup yang hidup seringkali wujud hanya dengan sampingan kecil sampah daun, menghasilkan semula sekali atau dua kali sebelum mati. Di dalam sarang, kulat menjadi, dalam pandangan Stephen Rehner, "abadi dibandingkan dengan saudara sanak saudaranya."
Mungkin cendawan mengembangkan cara untuk menipu semut ke arah bergerak dan menuai mereka. Rembesan pada permukaan kulat boleh berfungsi seperti ubat mengubah minda, membengkokkan semut kepada khidmat kulat. "Saya fikir kulat lain sentiasa cuba untuk memecahkan kod kimia yang membantu semut mengenali kulat taman mereka, sambil berkata: 'Hei, saya rasa dan bau betul! Anda tidak boleh menahan saya. Ambil saya dan bawalah saya ke rumah, '"Schultz berspekulasi. "Jangan meremehkan kuasa kulat, " intuisi Mueller.
Sesungguhnya, petang yang akan datang, Schultz kembali dari perjalanan dengan bukti yang mengagumkan tentang kuasa itu. Dia telah menemui seekor semut hitam raksasa yang diketahui secara tempatan sebagai bala yang sengit, dengan sengatan yang kuat di sekeliling cawangan pokok renek. Ia adalah tegar dan mati. Dari bahagian belakang kepala semut, sporofora coklat mengerikan, seolah-olah dalam versi serangga Alien filem. Kulat telah menjangkiti tubuh semut, tumbuh di dalam dan memakannya. Kemudian, melalui beberapa jenis pemangkin yang belum dapat ditemui, kulat itu nampaknya menggesa semut untuk mendaki ke bahagian atas cawangan, di mana sporanya boleh disebarkan dengan kelebihan maksimum. Di sana, sporofore tumbuh melalui kepala semut dan mengeluarkan spora.
Menyandarkan jejak dan di hutan, Schultz ambles, baju dan celana celana di sekeliling botol dengan alkohol. Dia berhenti di sebelah sebatang kayu, menendang kulitnya. Keluar daripada setengah sedozen Acromyrmex, pemotong daun yang sering membina sarang mereka di dalam balak. Di bawah serangga yang cemas rusuhan mekar cendawan coklat dan tan. "Anda akan kagum dengan berapa banyak taman kulat di hutan, " kata Schultz. "Mereka ada di mana-mana."
Di seberang bukit, berlutut di dalam tanah, dia mengintai makhluk berwarna debu kecil dengan kepala yang gemetar, besar. Ia adalah Cyphomyrmex, antara yang paling kurang dipelajari dari attines. Schultz bersandar pada makhluk ini, tidak lebih daripada koma, dan memerhatikannya dengan teliti.
Kerja lapangan di Amazon jauh lebih pintar daripada analisis genetik mayat semut dalam keselesaan makmal Schultz yang berhawa dingin di Washington, DC Tetapi inilah satu-satunya cara "untuk mengalami biologi yang tidak benar, tidak." "Itu kerumitan yang hampir dijamin untuk memberi ganjaran kepada anda dengan sesuatu yang tidak anda harapkan." Mungkin Cyphomyrmex akan melepaskan satu teka-teki kecil yang Schultz dan Mueller telah mendedikasikan kerjaya mereka untuk disatukan. Dalam menangani beberapa persoalan terbesar dalam alam semesta, Schultz berkata ketika dia mempelajari gaya berjalan semut semut, lebih baik untuk "berfikir kecil. Itulah yang terbaik untuk berada di sini. Berfikir kecil membuka segala macam kemungkinan. "
