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切叶蚁驯化了自己种植的真菌

时间: 2015年09月24日 | 作者: | 来源: 环球注册新宝GG(huanqiukexue.com)
早在5000万年前,生活在南美洲热带森林里的切叶蚁就发明了农业,这比人类要早得多。现在看来,似乎它们的真菌作物也经历了与人类的农作物类似的基因变化。

在蚁穴里面种植真菌。图片来源:Alex Wild

 

人们选择性地繁育新的作物植株的时候,常常不经意间导致了作物的基因变化。小麦、香蕉、烟草和草莓都是多倍体——它们都有3套以上的染色体,而不只是通常的2套。

 

如今,哥本哈根大学的一个研究小组发现切叶蚁的作物也是这样。Pepjin Kooij和同事们对比了切叶蚁种植的真菌和其他“不够专业”的蚂蚁种植的真菌,发现后者的作物仍然只有2套染色体,而切叶蚁的真菌作物则是多倍体,有约5套到7套染色体。

 

快速种植

“多倍体化是驯化作物最快的方式,”纽约大学的Rachel Meyer说。这能让作物更大也更粗壮,因为染色体的倍数越多基因的拷贝也越多,就能产生更多的基因产物,如生长素和免疫蛋白。

 

早期人类很可能会因他们的高产量而偏好多倍体作物,这对于蚂蚁来说也许也是一样的。

 

“约5000万年前,种植真菌的蚂蚁放弃了它们作为捕猎者和收集者的生活方式,成为了真菌种植者,”Kooij说。他认为切叶蚁对作物进行了一些优化,即选择了更高产的多倍体,从而提高了作物的产量。

 

正如作物的驯化帮助人类种群的扩张和增长一样,也许就是这决定性的一步使切叶蚁的群体大小增加了几个数量级。最早种植真菌的蚁群大约有2000个工蚁,而切叶蚁群体能达到百万级。这些不可思议的昆虫控制了热带雨林,它们每个群体每年需使用约500千克植物原料,用来养育它们的真菌作物。

 

“我们这项研究在一定程度上解释了切叶蚁成功的原因。”Kooij说。

 

更美味的香蕉

多倍体种类通常不能通过有性繁殖产生后代。这加快了人类和切叶蚁的作物驯化过程,因为它防止了作物与野生近缘种的杂交。不能有性繁殖还意味着没有种子,这让我们能制造像香蕉一样更可口的水果。

 

“人类创造了可食用香蕉、更大的甘蔗和草莓,”Meyer说,“且我们最近正在为了更大的猕猴桃和无籽西瓜而研发新的多倍体。”

 

多倍体还有许多其他好处:多出来的基因为自然选择提供了原材料。研究小组表示切叶蚁的真菌已经引进了新基因来消化新鲜的植物原料,且产生了特化的可食用部位(staphylae),让切叶蚁更方便地收获作物。(撰文:克莱尔•阿舍(Claire Asher)  翻译:陈娉莹  审稿:冯薇)

 

原文链接:

https://www.newscientist.com/article/dn28158-crops-farmed-by-leafcutter-ants-show-signs-of-domestication/