النمل القاطع للأوراق زراع الفطريات منذ 66 مليون سنة

تاريخ زراعة الفطريات لدى النمل

ربما تكون قد رأيت النمل القاطع لأوراق الشجر يحمل قطعًا من النباتات، ربما في فيلم وثائقي عن الطبيعة أو في متحف العلوم أو في أغنية "دائرة الحياة" في بداية فيلم الرسوم المتحركة "الأسد الملك" الذي أنتجته ديزني عام 1994.

لا يأكل هذا النمل الأوراق، بل يعيدها إلى أعشاشه لتغذية حديقة من الفطريات التي تنتج الغذاء للنمل.

كيف بدأ النمل زراعة الفطريات؟

وقد استخدم الباحثون الآن تحليل الحمض النووي للكشف عن المدة التي كان النمل يزرع فيها الفطريات، وهو ما تم وصفه الآن في دراسة نُشرت يوم الخميس في مجلة Science. اتضح أن هذه الحشرات كانت من أصغر المزارعين في العالم لمدة 66 مليون سنة، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى الكويكب الذي ضرب الأرض وأطلق سلسلة من الأحداث التي أدت إلى زوال الديناصورات.

الفطريات هي مملكة من الكائنات الحية أقرب إلى الحيوانات منها إلى النباتات، والكثير منها يستهلك المواد النباتية المتحللة. وتنتج بعض الفطريات أجسامًا مثمرة نعرفها باسم الفطر كجزء من دوراتها التكاثرية، ولكنها تنتج أيضًا شبكة متفرعة من الهياكل الخيطية التي تسمى خيوط. وقبل 150 عامًا بالضبط، اكتشف العلماء لأول مرة أن النمل القاطع لأوراق الشجر كان يزرع حدائق من الفطريات داخل أعشاشه، حيث كان يطعم الفطريات قطعًا من الأوراق، وبالتالي يأكل أطراف الشبكات الفطرية.

"قال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور تيد ر. شولتز، عالم الحشرات الباحث وأمين غشائيات الأجنحة في متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي في واشنطن العاصمة: "يمارس النمل الزراعة تماماً مثل البشر. "فهي تمتلك أدمغة صغيرة، ومع ذلك فهي قادرة على القيام بهذه المجموعة المعقدة من السلوكيات."

دراسة تطور العلاقة بين النمل والفطريات

ووفقًا لشولتز، فإن الفهم الأفضل لممارسات تربية النمل التي استفادت منها الحشرات والفطريات على مر العصور يمكن أن يساعد البشر يومًا ما على تطوير أساليب زراعية أكثر فعالية.

عكف شولتز على دراسة النمل الذي يزرع الفطريات، بما في ذلك النمل القاطع للأوراق، لأكثر من 35 عامًا في محاولة لمعرفة كيف تطور هذا السلوك غير المعتاد.

ولتتبع تطور هذه العلاقة بين النمل والفطريات، قام شولتز وزملاؤه ببناء أشجار عائلية معقدة. وباستخدام الحمض النووي من 475 نوعًا من الفطريات، بما في ذلك 288 نوعًا معروفًا أن النمل يزرعها، قام الباحثون بتجميع كيفية ارتباط جميع هذه الكائنات الحية معًا. وفعل فريق الدراسة الشيء نفسه مع 276 نوعاً من النمل، بما في ذلك 208 أنواع من مزارعي الفطريات.

وتعتمد أشجار العائلة على مدى التشابه أو الاختلاف بين جينومات الأنواع المختلفة، وتتحدد أطوال فروع الشجرة حسب مقدار التغير الجيني من نوع إلى آخر. وغالباً ما ترتبط هذه الاختلافات الوراثية بالزمن، حيث يتطلب المزيد من التباين المزيد من الوقت للتطور. ومن خلال الجمع بين كل شجرة عائلة مع أحافير نادرة من الفطريات والنمل على التوالي، تمكن العلماء من التأكد من المدة التي تفرع فيها النمل والفطريات إلى العائلات والأنواع الحية اليوم.

وقد وجد الباحثون أن أسلاف الفطريات الحديثة التي ينمو فيها النمل بدأت بالتطور منذ 66 مليون سنة وهو نفس الوقت الذي اصطدم فيه كويكب ضخم بما يعرف الآن بشبه جزيرة يوكاتان في تشيكسولوب بالمكسيك. وقد حجبت سحابة الغبار الناجمة عن الاصطدام ضوء الشمس، مما تسبب في موت النباتات والحيوانات بشكل كبير، بما في ذلك الديناصورات (باستثناء الطيور). لكن يبدو أن هذا الدمار والاضمحلال كان فرصة ذهبية للفطريات التي حللت النباتات الميتة.

يقول شولتز: "هناك في الواقع دليل على أن الفطريات تكاثرت لفترة وجيزة بعد نهاية العصر الطباشيري-الباليوجيني مباشرةً".

كما تنوّعت أسلاف النمل الحديث القاطع للأوراق وغيره من النمل الذي يستزرع الفطريات في هذا الوقت تقريبًا، ويبدو أنها تطورت جنبًا إلى جنب مع الفطريات على مر السنين لدرجة أن بعض النمل "استأنس" أنواعًا من الفطريات التي لا توجد اليوم إلا في أعشاش النمل.

واتفق الدكتور كوري مورو، أستاذ علم الحشرات وعلم الأحياء التطوري في جامعة كورنيل في شمال ولاية نيويورك، مع فرضية شولتز بأن تأثير الكويكب أدى إلى تطور زراعة الفطريات في النمل.

فوائد العلاقات المتبادلة بين النمل والفطريات

قال مورو الذي لم يشارك في الدراسة: "إنها واحدة من تلك الأشياء التي لا يمكنهم إثباتها أبدًا ما لم نحصل على آلة زمنية، لكنها تتوافق مع ما يحدث مع الفطريات والنمل مع ما كان يحدث على مستوى العالم". "يمكنك أن ترى هذه العلاقة الفردية تقريبًا."

يبدو أن هذا التاريخ التطوري المشترك قد أفاد كلاً من النمل والفطريات فيما يسمى بالتبادل. حيث يحصل النمل على الطعام، وتحصل الفطريات على غرفة ومأكل، بالإضافة إلى رعاية النمل بعناية وفرصة للانتشار بينما تتواجد الحشرات في مناطق جديدة.

يقول شولتز: "عندما تستعد الملكة الابنة لمغادرة عش أمها وتبدأ عشها الخاص، تأخذ القليل من فطر أمها في فمها".

يساعد النمل والفطريات بعضهما البعض، لكنهما قد يكونان قادرين على مساعدة المزارعين من البشر أيضًا.

قال شولتز: "يمارس البشر الزراعة منذ 12,000 سنة". "النمل منذ 66 مليون سنة."

ويستخدم النمل البكتيريا المفيدة للحفاظ على محاصيلهم الفطرية سليمة من الأمراض، ويبدو أنهم يحققون نجاحاً أكبر مما يحققه المزارعون البشر في محاصيلهم.

"قال شولتز: "إننا نتعامل باستمرار مع مقاومة المضادات الحيوية ونحاول إيجاد مضادات حيوية جديدة للتغلب على ذلك. "إذا تمكنا من معرفة كيفية قيامهم بذلك، لا أرى كيف يمكن أن يكون ذلك مفيدًا لممارسة الزراعة البشرية وتحسينها."