Un análisis genético complejo hace que los biólogos reevalúen algunas creencias arraigadas sobre la forma en que las sociedades evolucionaron después de la invención de la agricultura, por parte de agricultores de seis patas.
Al igual que los humanos, las hormigas cortadoras de hojas cultivan, y al igual que los humanos, la agricultura permite que las hormigas produzcan suficiente alimento para sustentar a millones de personas que trabajan en trabajos especializados. Pero mientras que la gente inventó la agricultura en los albores de la civilización hace unos 10.000 años, las cortadoras de hojas comenzaroncultivando enormes jardines de hongos subterráneos hace más de 10 millones de años.
En un estudio publicado esta semana en Ecología molecular , biólogos de la Universidad de Rice, la Universidad de Texas en Austin UT Austin y la Universidad Estatal de São Paulo de Brasil analizaron datos genéticos de muestras recolectadas en nidos de cortadoras de hojas en América del Sur, Central y del Norte y concluyeron que las hormigas se originaron en América del Sur ydeben su éxito a algo más que a su elección de cultivos.
"La capacidad de cultivar cultivos domésticos fue un punto de inflexión importante en la historia y la evolución de la humanidad, y pensamos, hasta hace poco, que algo similar era cierto para los cortadores de hojas", dijo el coautor del estudio Scott Solomon, biólogo evolutivo de Rice.quien recogió muchas de las muestras del estudio como estudiante graduado e investigador postdoctoral en UT Austin y el Smithsonian Institution en Washington, DC "Nuestros hallazgos sugieren que varias de las cosas que pensamos que 'sabíamos' sobre los cortadores de hojas no son ciertas".
La investigación, dirigida por el coautor Ulrich Mueller, colaborador y mentor de UT de Solomon desde hace mucho tiempo, está disponible tanto en el artículo recientemente publicado como en un estudio complementario de 2017, también publicado en Ecología molecular .
"Este estudio comenzó hace 20 años como una colaboración entre laboratorios brasileños y texanos y se convirtió en una gran colaboración que involucró a 22 laboratorios que inspeccionaron hormigas cortadoras de hojas en 17 países", dijo Mueller, profesor de William Morton Wheeler-Lost Pines en el Departamento deBiología Integrativa. "Gracias a este esfuerzo internacional, ahora tenemos una comprensión integral de la ecología y la evolución de las cortadoras de hojas".
Las hormigas cortadoras de hojas se encuentran solo en las Américas. Más de 40 especies se distribuyen desde Argentina hasta el sur de los Estados Unidos, y son un actor ecológico dominante en cualquier bosque o pradera que habitan.
"No son las únicas hormigas que cultivan hongos, pero si comparas las hormigas cortadoras de hojas con otras hormigas que cultivan hongos, hay muchas diferencias", dijo Mueller. "Para empezar, ninguna otra hormiga usa hojas recién cortadas para cultivar suhongos. "
Las hormigas que cultivan hongos en hojas muertas y en descomposición han existido incluso más que las cortadoras de hojas, probablemente unos 50 millones de años, dijo Solomon. Pero la capacidad de las cortadoras de hojas para usar hojas vivas fue un salto cuántico en términos evolutivos porque abrió todo el ecosistema.Por ejemplo, dijo Solomon, la capacidad de consumir materia vegetal que no pueden digerir directamente permite que un nido de cortadoras de hojas consuma aproximadamente la misma cantidad de vegetación cada año que una vaca adulta.
"Una vez que puede usar hojas frescas, le da acceso a mucha más comida", dijo Solomon. "Si puede cultivar y cultivar su cosecha en cualquier hoja que esté creciendo allí, entonces el cielo es el límite".
En comparación con otras hormigas que cultivan hongos, las colonias cortadoras de hojas son enormes, dijo Solomon. "Son del orden de millones de individuos. Algunas colonias cortadoras de hojas son tan grandes que aparecen en fotografías tomadas por satélites en el espacio".
Las cortadoras de hojas también tienen tareas especializadas. Las hormigas obreras individuales vienen en diferentes tamaños y tienen diferentes trabajos.
"Algunos se especializan en criar a las crías", dijo Solomon. "Otros se especializan en eliminar las malas hierbas y las enfermedades dentro del nido. Otros se especializan en salir y encontrar comida, y otros se especializan en defender la colonia."
"Toda la especialización es exclusiva de las cortadoras de hojas", dijo. "Con otras hormigas que cultivan hongos, las obreras son básicamente intercambiables. No tienen estas tareas especializadas.
"Una de las verdades de nuestro campo durante mucho tiempo fue que las cortadoras de hojas cultivan un tipo especial y único de hongo que ninguna otra hormiga podría cultivar", dijo Solomon. "Se pensaba que algo en ese cultivo único les permitía hacer estascosas que otras hormigas que cultivan hongos no podrían hacer ".
Los nuevos estudios, que son los primeros en analizar los genes de hongos de cientos de colonias de cortadoras de hojas en las Américas, encontraron casos en los que otras hormigas cultivaron el hongo especializado "solo cortador de hojas", así como casos en los que los cortadores de hojas cultivaron hongos más genéricoscultivos.
"No es el cultivo lo que las hace especiales", dijo Mueller. "Descubrimos que las hormigas cortadoras de hojas y sus hongos han co-evolucionado, y aunque eso no es una sorpresa, la evidencia sugiere que esta co-evolución ocurrió en una forma más complejamanera de lo que se creía anteriormente.
"Por ejemplo, descubrimos que el tipo de hongo que durante mucho tiempo se pensó que era exclusivo de las cortadoras de hojas puede ser cultivado por otras hormigas en material vegetal muerto", dijo. "En un caso, se cultivará en vegetación fresca, y en otro caso, no lo hará ".
Solomon dijo: "La pregunta es ¿qué le da a este hongo la capacidad de digerir las hojas recién cortadas? No es algo inherente al hongo. Parece haber algo en la forma en que las hormigas cortadoras de hojas están cultivando el hongo que le da esecapacidad."
Solomon comenzó a recolectar hormigas cortadoras de hojas y sus hongos en Centroamérica en 2002 como estudiante de posgrado en el laboratorio de Mueller. En 2007, Solomon expandió su trabajo gracias a una beca postdoctoral internacional de la National Science Foundation NSF que le permitió pasar unaaño trabajando con el coautor del estudio Mauricio Bacci Jr. en la Universidad Estatal de São Paulo en Rio Claro, Brasil. Las muestras de Salomón y decenas de otras recolectadas a lo largo de los años por los equipos de Mueller y Bacci permitieron a los investigadores identificar el origen de los cortadores de hojas en América del Sur,probablemente en las llanuras de pastizales de lo que ahora es el sur de Brasil y Argentina, dijo Solomon.
"Tomamos muestras de toneladas de diferentes nidos de especies de hormigas cortadoras de hojas en todo el rango de todas las cortadoras de hojas, que va desde Texas en el extremo norte hasta Argentina", dijo Solomon. Lo novedoso de nuestro enfoque es la cantidad de muestreo que hubo,particularmente en América del Sur. En el pasado, ha habido mucho muestreo, pero se centró en unas pocas regiones diferentes, particularmente en Costa Rica y Panamá.
"Resulta que los cortadores de hojas en esos lugares no representan especies que viven en otros lugares", dijo. "Al ir y tomar muestras en otros lugares, especialmente en los pastizales abiertos del sur de Brasil, Paraguay y el norte de Argentina, pudimospara mostrar que la mayor diversidad genética de hongos cortadores de hojas se encuentra en América del Sur. Por lo general, donde hay la mayor diversidad genética es donde se originó un grupo. Eso es cierto para los humanos, y generalmente es cierto para otras especies, y eso nos lleva a creerlos cortadores de hojas se originaron en los pastizales de América del Sur. "
Mueller dijo: "El estudio ilustra la importancia en la ciencia de reevaluar supuestos arraigados, acumular grandes conjuntos de datos y colaborar internacionalmente antes de llegar a conclusiones".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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