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蚂蚁5000万年前会种植庄稼

时间:2018-02-12 04:55:16 浏览量:
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美国的科学家日前称,他们最近在观察和研究中发现,蚂蚁一定程度上和人类社会的农夫非常相似,它们在5000万年就会种植“庄稼”,并且还懂得“施肥”和“除草”。但有趣的是,这些“庄稼”不是稻米小麦,而是可供蚂蚁食用的各种菌类。

蚂蚁5000万年前会种植庄稼蚂蚁5000万年前会种植庄稼

蚂蚁培养菌类当作食物

在3月24日出版的《国家科学研究院学报》上,美国史密森国家自然历史博物馆昆虫学家特德-舒尔兹著文公布了这一新发现,这使科学家们对蚂蚁的耕种能力以及这些能力的演化过程有了新的了解。借助DNA排序,科学家们可以创建培育菌类的蚂蚁“进化树”,从而揭开了约5000万年前首创该农业的蚂蚁祖先的神秘面纱。在过去的2500万年中,4种不同特殊农业体系的演化,导致了最新进化而来的、著名的培育菌类的蚂蚁种类--南美切叶蚁的出现。这些蚂蚁并不吞食树叶,而是在其上培育它们的菌类园,然后吞食这些菌类。通过研究南美切叶蚁和其它蚂蚁种类的农业进化过程,科学家们将可以研发出人类新的改进型农业和医学方法。

特德-舒尔兹说:“农业在动物世界中极其罕见。目前我们仅知道4种动物群具有农业水平:蚂蚁、白蚁、树皮甲虫和人类。通过研究某些培育菌类的蚂蚁,我们将能够更好地深入了解蚂蚁农业进化中的各个阶段。”为了完成研究,科学家们花了不止15年的时间组合了一个复杂的标本阵列,包括91个蚂蚁标本,其中的65个标本来自于代表不同的培育菌类的蚂蚁群落。接着,研究人员们使用了DNA排序以及多种世界一流的计算机算法,构建出了这些蚂蚁的进化树,他们还用到了多米尼加琥珀中的此类蚂蚁化石,用它来校准进化树中的时间间隔。根据这个进化树,科学家们可以确定,所有培育菌类的蚂蚁都源自一个共同的祖先,这个祖先在5000万年前全球变暖期间首创了这一农业方式,并且在2500万年前出现了4种不同的特殊农业体系。

这4个特殊的农业体系各有其一套培育菌类的特殊方法。举个例子,约在2000万年前,其中一个蚂蚁群落掌握了“更高等的农业”,也就是说它们可以通过培育菌类来生产特殊的果实,用以当作食物。南美切叶蚁就属于这一群落,它们起源于最近不到1000万年前。科学家们还发现,如今在南美仍然生活着某些培育菌类的蚂蚁种类,它们是进化树中“缺少的一环”。蚂蚁的农作物是类似于蘑菇的真菌,在蚁穴中培育。科学家一共发现了553种蚂蚁种植的真菌。

懂得“施肥”和“除草”

和人类种植庄稼一样,蚂蚁也懂得施肥,肥料就是它们自己的排泄物。它们还懂得“除草”,它们不仅会将与真菌作物竞争的其他野生菌类的孢子拣出来搬走,而且会利用自身制造的抗生素作为“农药”,以抑制有害的野生菌类生长。研究者称,许多其他生物身上也有很多“共生者”。一些鲜艳的鱿鱼带有“会发光的”寄生菌,有些植物身上也寄生着对抗害虫的寄生菌。但这种蚂蚁腺窝的特殊结构使得它们的这种共生关系更加精益求精。研究者发现,一些近缘的不种植真菌的蚂蚁身上则没有腺窝,也没有寄生菌。

研究者通过对一种名叫“真菌蚂蚁”的蚂蚁身上的白色斑点进行研究,得出这一结论。这些蚂蚁将近200种,不同“真菌蚂蚁”依靠种植不同的真菌类蘑菇来作为惟一的食物来源。所以这些蚂蚁费很大心思来照顾它们的“蘑菇园”,包括利用各种植物、种子及幼虫粪便来施肥。科学家们利用扫瞄电子显微镜仔细研究几种“真菌蚂蚁”,发现这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝,里面充斥着一种能产生抗生素的细菌。这些腺窝有一些细小的孔通向蚂蚁身体外部,这样它们就可以将抗生素传播给作物。抗生素可以杀死会使作物生病的寄生虫,从而确保它们主人的食物来源不受破坏。而通过这些特殊的腺体,这些细菌不仅从蚂蚁身上获取营养,也搭了蚂蚁的顺风车。

蚂蚁抗生素不产生抗药性

最让人惊讶的是,蚂蚁将抗生素作为一种耕种手段已经有5000万年的时间,而这项发现也提出了这样一个问题:这些抗生素在寄生虫体内并没有经过明显的抗性进化,为什么它们还能继续发挥作用呢?众所周知,人类使用的抗生素自从50年前被发明以来,由于长期遭滥用,许多抗生素的效果都受到抗药性的限制,目前在对抗疾病方面已变得不如当年那样有效。科学家目前也在研究新的抗生素,或设法更有效地使用老的抗生素。如果蚂蚁已经进化出了解决这一问题的办法,其貌不扬的蚂蚁也许会对人类有所帮助。

人类所用的抗生素多次使用后会使病菌产生抗药性而导致药性减弱,但蚂蚁所用的抗生素却并未产生抗药性。这使得药物学家既羡又妒,因为对付抗药性是目前医药界急需解决的重大问题之一,专家们至今仍无良策。卡梅隆·柯里研究小组的研究人员发现,蚂蚁身上的抗生素不但是蚂蚁赖以战胜自然环境的法宝,亦是人体抗生素的主要来源,今后应可研发出新一代的抗生素,更有效地治愈人类的疾病。

编辑:森罗万象
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