Millones de años antes de que los humanos descubrieran la agricultura, los grandes sistemas de cultivo estaban prosperando bajo la superficie de la Tierra. Las granjas subterráneas, que producían varios tipos de hongos, eran cultivadas y mantenidas por colonias de hormigas, cuyos descendientes continúan practicando la agricultura hoy en día.
Al rastrear la historia evolutiva de estas hormigas productoras de hongos, los científicos del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian han aprendido sobre una transición clave en la evolución agrícola de los insectos. Esta transición permitió a las hormigas alcanzar mayores niveles de complejidad en la agricultura,rivalizando con las prácticas agrícolas de los humanos: la domesticación de cultivos que se aislaron permanentemente de sus hábitats silvestres y, por lo tanto, se volvieron dependientes de sus agricultores para su evolución y supervivencia.
En la edición del 12 de abril de Actas de la Royal Society B , los científicos dirigidos por el entomólogo Ted Schultz, curador de hormigas del museo, informan que la transición probablemente ocurrió cuando las hormigas agrícolas comenzaron a vivir en climas secos, donde los hongos amantes de la humedad no podían sobrevivir por sí solos. El hallazgo proviene de un análisis genéticoque traza las relaciones evolutivas de las hormigas agrícolas y no agrícolas de los hábitats húmedos y secos en todo el Neotrópico.
Se han encontrado alrededor de 250 especies de hormigas productoras de hongos en bosques tropicales, desiertos y pastizales en las Américas y el Caribe, y estas especies se dividen en dos grupos diferentes según el nivel de complejidad de sus sociedades agrícolas: agricultura inferior y superiorTodas las hormigas agrícolas comienzan nuevos jardines de hongos cuando la hija de una reina deja el nido de su madre para irse y encuentra su propio nido, llevándose consigo un pedazo del hongo de la colonia original para comenzar la granja de la próxima colonia.
En las formas primitivas más bajas de la agricultura de hormigas, que se produce principalmente en los bosques lluviosos húmedos, los cultivos de hongos ocasionalmente escapan de sus colonias de hormigas y regresan a la naturaleza. Las hormigas inferiores también ocasionalmente recogen sus hongos cultivados de la naturaleza y los traenregresar a sus nidos para reemplazar los cultivos vacilantes. Estos procesos permiten que los hongos silvestres y cultivados se crucen y limitan el grado de influencia que las hormigas inferiores tienen sobre la evolución de sus cultivos.
vPero, como con ciertos cultivos que han sido tan fuertemente modificados por los criadores humanos que ya no pueden reproducirse y vivir solos en la naturaleza, algunas especies de hongos se han vuelto tan completamente dependientes de su relación con las hormigas agrícolas que nunca sondescubrieron que vivían independientemente de sus agricultores. Estas hormigas agrícolas superiores cultivan cultivos altamente "domesticados", lo que les permite vivir en vastas comunidades y trabajar juntos a través de la división del trabajo para fertilizar sus cultivos de hongos, eliminar los desechos, mantener a raya a los patógenos y mantenerlos ideales.condiciones de crecimiento.
"Estas sociedades superiores de hormigas agrícolas han estado practicando una agricultura sostenible a escala industrial durante millones de años", dijo Schultz. "Estudiar su dinámica y cómo han evolucionado sus relaciones con sus socios fúngicos puede ofrecer lecciones importantes para informar nuestros propios desafíoscon nuestras prácticas agrícolas. Las hormigas han establecido una forma de agricultura que proporciona todo el alimento necesario para sus sociedades utilizando un solo cultivo que es resistente a enfermedades, plagas y sequías a una escala y nivel de eficiencia que compite con la agricultura humana ".
Hoy, muchas especies de hormigas agrícolas están amenazadas por la destrucción del hábitat, y como parte de sus estudios, Schultz ha estado recolectando especímenes del campo y preservandolos en el biorepositorio criogénico del museo para futuros estudios genómicos. En el estudio actual, él y susus colegas compararon los genomas de 119 especies de hormigas modernas, la mayoría de las cuales fueron recolectadas durante sus décadas de expediciones de campo.
Utilizando nuevas y potentes herramientas genómicas, los científicos compararon secuencias de ADN en cada uno de más de 1,500 sitios genómicos para 78 especies de cultivo de hongos y 41 especies de cultivo que no son hongos. Su análisis rico en datos le dio al equipo mucha confianza enlas relaciones evolutivas que pudieron mapear, dijo Schultz.
Su análisis aclara el pariente vivo no agricultor más cercano de las hormigas productoras de hongos de hoy en día y permite que Schultz y su equipo comiencen a observar los antecedentes geográficos de estas especies y deduzcan cuándo, dónde y bajo qué condiciones surgieron rasgos particulares.En el estudio, el equipo estaba interesado en aprender cuándo las hormigas comenzaron a practicar una agricultura superior, es decir, cuando algunos cultivos de hongos llegaron a depender de la relación hormiga-hongo para la supervivencia.
Según el árbol evolutivo que construyeron, las primeras hormigas en la transición hacia una agricultura superior probablemente vivieron en un clima seco o estacionalmente seco. La transición parece haber ocurrido hace unos 30 millones de años, una época en que el planeta se estaba enfriando, ylas zonas secas se estaban volviendo más frecuentes.
Los hongos que habían evolucionado para vivir en bosques húmedos habrían estado mal equipados para sobrevivir de manera independiente en este clima cambiante ". Pero si su criador de hormigas evoluciona para ser mejor viviendo en un hábitat seco, y lo lleva consigo y lo vetodas tus necesidades, entonces vas a estar bien ", dijo Schultz.
Así como los humanos que viven en un clima seco o templado podrían cultivar plantas tropicales en un invernadero, las hormigas agrícolas mantienen cuidadosamente la humedad dentro de sus jardines de hongos. "Si las cosas se están volviendo demasiado secas, las hormigas salen y obtienen agua yañádalo ", dijo Schultz." Si están demasiado húmedos, hacen lo contrario ". Así que, incluso cuando las condiciones sobre la superficie se vuelven inhóspitas, los hongos pueden prosperar dentro de las cámaras subterráneas con clima controlado de una colonia de hormigas agrícolas.
En esta situación, los hongos pueden volverse dependientes de sus criadores de hormigas, incapaces de escapar del nido y regresar a la naturaleza. "Si ha sido llevado a un hábitat seco, su destino coincidirá con el destino de la coloniaestás dentro ", dijo Schultz." En ese momento, estás atado a una relación con esas hormigas que no estabas atado cuando estabas en un bosque húmedo ".
Schultz dijo que las condiciones presentes durante esta transición evolutiva ilustran cómo un organismo puede ser domesticado incluso si sus agricultores no están seleccionando conscientemente los rasgos deseables como podrían hacerlo los criadores humanos. Las hormigas que trasladaron sus hongos a nuevos hábitats habrían aislado al organismo de suparientes silvestres, tal como lo hacen los humanos cuando domestican un cultivo. Este aislamiento crea una oportunidad para que las especies cultivadas evolucionen independientemente de las especies silvestres, adoptando nuevos rasgos.
La financiación para este estudio fue proporcionada por el Smithsonian y la National Science Foundation.
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Materiales proporcionado por Smithsonian . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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