Vihmametsade võrade all kasvab putukatest moodustuv madal mürk perioodilisteks crescendosteks, kuna manna- ja mandariinivärvi lehed, mis on suuremad kui õhtusöögiplaadid, triivivad ülalpool asuvatest okstest. Scarlet macaws ja kollase rüübega tukaanid annavad häbematuid kõnesid. Kaputsiini ahvid viskavad puudelt detrituse nelja bioloogi juurde, kes on teel Amazonase vihmametsasse, vaid mõne tunni autosõidu kaugusel Brasiilias Manausest põhja poole. Selles tohutul džungliteel, mis ulatub sadade miilide kaugusel Venezuela piirini katkematult, jahivad nad vihjeid, et selgitada erakordset evolutsioonilist sündmust.
Seotud sisu
- EO Wilson kutsub homseid teadlasi üles otsima Maa avastamata rikkusi
Kuskil selle koha lähedal 50 miljonit aastat tagasi, pärast dinosauruste kadumist, hakkasid teatud sipelgate liigid seeni kasvatama ja sööma. Kõigist maakera loomadest kasvatavad oma toitu ainult need konkreetsed sipelgad, mitut tüüpi mardikad ja termiidid - ja muidugi ka inimesed. Millegipärast läks see uus sipelgate hõim, attiinid - antropomorfses mõttes - jahimeestest kogujateks põllumeesteks. Kuidas ja miks nad seda tegid, jääb jäljendavaks mõistatuseks.
Smithsoniani asutuse loodusloomuuseumi teaduste entomoloog Ted Schultz põlvitab sipelgapesa sissepääsu juures suitsetaja intensiivsusega. Tal on mopi tõrva-mustad juuksed ja silmad, mis meenutavad paksude läätsede taga suuri söeorme. Tema huvipakkuvaks objektiks on lehtpuude pesa, pööningu sipelgate showiest.
Kakskümmend jalga lähedal asuvast pasunapuust üles seatud sipelgad värskelt võrsunud lehtedele, mandlid avanevad, nikerdades elegantseid poolkuid. Nad laadivad need pistikud, mis kaaluvad kuni kümme korda rohkem, kui nad tahavad, selja taha ja koju suundudes, voogades puu otsast tagasi lainelises reas, erinevalt nõmedate klaverimuusikute ansamblist. Väikese vahemaa tagant näevad sipelgad, kes kannavad stiilseid neoonrohelisi mütse, tantsida.
Muud lehtkääride voolud voolavad varjudest läbi rabedate, surevate lehtede, kraatrite ümbruses oleva vermilioni liivasesse pinnasesse. Nad liiguvad mööda suuremaid sipelgaid koos ülemõõduliste mandibledega, seistes pesa sissepääsu lähedal, kaovad pikkadeks, kõverateks maa-alusteks kanaliteks, mis avanevad tuhandetele kambritele, mis levivad läbi kivise tahke mustuse.
Miljonid sipelgad väikese magamistoa suuruses piirkonnas täidavad pesad. Kord kambrisse sisenedes langevad lehekärud oma koormata. Pisikesed aia sipelgad võtavad võimust. Nad puhastavad, trimmerdavad ja krimpsutavad lehtede servi, määrivad neile oma eritised ja karestavad pinnad. Nendele lehtede tükkidele, mille nad rivistuvad kenade ridadena, asetavad sipelgad seejärel koduseene seened.
Schultz ja tema lähedane kaastöötaja, Austini Texase ülikooli käitumisökoloog Ulrich Mueller usuvad, et lehekeste võime seeni kasvatada ja koristada on inimese põllumajandusele sarnane. Nad soovitavad isegi, et inimestel oleks sipelgatelt midagi õppida, viidates hiljutisele avastusele, et attiinid kasutavad antibiootikume, et hoida haigusi seeneaedades kontrolli all. "Kas olete kunagi proovinud hoida troopikas midagi kahjurivaba rohkem kui mõne sekundi jooksul?" Ütleb Schultz. “See on hämmastav saavutus.” Võib-olla pakub ta sipelgate hoolika uurimise abil inimestele võimalusi haiguste vastu võitlemiseks või säästlikumaks pidamiseks. “Nendel sipelgatel on positiivse tagasiside süsteem - 50 miljonit aastat jätkusuutlikku põllumajandust, ” ütleb Schultz.
See tähelepanuväärne rekord tundub siin vihmametsas eriti õõvastav. Manausist Caracasini kulgeval uuel 1000-miilisel maanteel põhja poole sõites on ilmne Amazonase suuri luhtusid rüüstav kalaluu arengumudel, kus uued mustuseraieteed kõnnivad igas suunas. Seevastu „lehtlehed ei aja asju viltu, ” märgib Schultz. „Võite ette kujutada palju stsenaariume, kus sipelgate pesad neis metsades muutuvad lihtsalt suuremaks ja suuremaks, kui nad viiksid selle põllumajanduse sinna, kus nad kogu süsteemi otsa paneksid. Aga nad ei tee seda. ”
Schultz ja Mueller on naasnud Amazonase juurde, et proovida aru saada, kuidas esimene sipelgas - kõigi aedniku sipelgate ema - hakkas oma koloonia toitu kasvatama. Milline ta välja nägi? Kuidas ta käitus? Ja kuidas maapinnal sai ta hakkama sellise olulise muutusega?
Inimesi on lehesaba sipelgad intrigeerinud sajandeid. Muistse maiade kroonik Popol Vuh tähistas nende luure- ja suhtlemisoskust. Esmakordsel Brasiilia troopilises metsas käies tabas Charles Darwini nende igakülgsus ja töökus. "Hästi pekstud teed hargnevad igas suunas, kus võib näha armeed, kes kunagi loobunud söödamaadest, " kirjutas ta 1839. aastal.
Mõnikümmend aastat hiljem registreeris suur inglise loodusteadlane Henry Walter Bates, kes märkis oma 1863. aasta meisterdamises Amazoni jõe loodusteadlaste lehtmeistrite tööst ja armu, ka baleaarilisema vaate - kohalike põllumeeste arvates, kes pidasid sipelgaid “kohutavaks” kahjur. ”Kuid Bates, nagu ka teised vaatlejad, arvasid lehemädanikud vihma eest kaitstes oma pistikuid. (Neid nimetatakse ka päikesevarju sipelgateks.) Inseneril ja iseõppinud ökoloogil Thomas Beltil oli vaja lõpuks aru saada, kuidas lehti tegelikult kasutati. Nicaragua kaevandustegevuses kaevas Belt kaks leheraie pesa. Enda üllatuseks võis ta leida vähe märke lõigatud lehtedest. Kambrite täitmise urbsepruuni materjali põhjalikul uurimisel märkas Belt siiski, et “lehtede tükid jagunevad täpseks, need on närtsinud pruuniks ja need on üle kasvanud ja ühe minuti jooksul seenega kergelt ühendatud. . . . ”Lehtlõikajad, kirjutas Belt 1874. aastal, “ on tegelikult seenekasvatajad ja sööjad ”.
Mõni aeg hiljem kirjutas Harvardi sipelgate uurimise dekaan William Morton Wheeler terve seenekasvatajate raamatu. Ja Edward O. Wilson, kes hiljem saab Wheelerist Harvardi silmapaistvaima teadlase teadlaseks, nimetas lehtpuulõikureid „kõigi sotsiaalsete putukate seas kõige arenenumaks”.
Kuid Belti läbimurrevaatlustest paremini aru saada püüdnud teadlased seisavad silmitsi suurte takistustega, eriti siis, kui oli vaja kindlaks teha, milliseid seeni sipelgad kasvatasid. Teadlased tuvastavad seene tavaliselt selle sporofori kaudu, see taime osa, mis tekitab eoseid. Sipelgaaedades on sporofoore siiski ebaselgetel põhjustel harva. "See on justkui sipelgad seeni kastreerinud, " selgitab Schultz. (Põhimõtteliselt levitavad sipelgad seeni pistikute abil.) Puudunud seenetüüpide tuvastamise meetodil puudusid teadlastel pool lugu.
Siin seisid asjad, kui mueller ja Schultz ületasid 1980. aastate lõpus Cornelli ülikoolis esmakordselt teid. Seal tegid nad koos seene-spetsialistide Ignacio Chapelaga, kes on nüüd Berkeley California ülikoolis, ja Stephen Rehneri USA põllumajanduse osakonnast Beltsville'is Marylandis. Chapela tõmbas sipelgaaedadest üksikud seente tüved ja hoidis neid elus. Seejärel kirjeldas Rehner molekulaargeneetika tehnikaid kasutades erinevusi erinevate tüvede vahel. Schultz võrdles neid tulemusi oma seotud sipelgate DNA-analüüsiga. 1994. aastal avaldas neljakesi ajakirjas Science ajakohase uuringu, milles dokumenteeriti seente ja sipelgate vastastikmõju. "Nüüd on selge, " kirjutasid nad, "et seente kasvatamise käitumine oli äärmiselt haruldane sündmus, mis leidis aset ainult üks kord sipelgate evolutsiooniajaloos." Kõige keerukamad attiinid, teadlaste hinnangul, olid paljunenud. üks seeneliik vähemalt 23 miljonit aastat.
Neli aastat hiljem koostatud järelraportis muutsid Mueller, Rehner ja Schultz aktsepteeritud tarkust, väites, et istikute seened esindasid sageli mitmesuguseid liike - mitte ainult ühte neist mööda, kui leidsid kuningannad pesast pesa. „Primitiivsemad” attiinid, kirjutasid teadlased, jagavad mõnikord oma seeni omavahel isegi kaugelt suguluses olevate sipelgate liikidega - bioloogide soovitatud versioon külvikordadest. "Saame näidata, et saagi ebaõnnestumine on nende elus suur probleem, " selgitab Mueller. “Nad teevad sama, mida inimesed on teinud, lähevad naabrite juurde asendust otsima, mõnikord varastavad selle, mõnikord ületavad ja tapavad ka naabreid. Oleme seda laboris näidanud. Järgmine loogiline asi on otsida seda loodusest. ”
Kriitikute tähelepanu on tõmmanud teadlaste püüdlus seenekultuuride võrdlemiseks inimeste põllumajandusega. Navard Pierce, harvardi spetsialist sipelgate ja taimede vastastikuse mõju kohta, kiidab nende välitöid, kuid arvab, et sipelgate muutmine põllumeesteks võib asju viia liiga kaugele. "Probleem on selles, et võite metafoori tõttu lõksu jääda, " ütleb naine. Sipelgad muidugi põllumajandust teadlikult ei arendanud. Ignacio Chapela sõnul võib sipelgate kavandamine sipelgate jaoks varjata teadlasi põhjustega, miks sipelgad teevad seda, mida nad teevad.
Kui Mueller ja Schultz tegelesid sipelgate seenega seentega, märkasid Toronto ülikooli bioloogide meeskond - ja imestasid - püsiva ja laastava hallituse, mida nimetatakse Escovopsis, olemasolu aiates. Kuidas oli, küsisid nad, et see tugev parasiit ei ületanud regulaarselt muda pesasid? Uurides sipelgate sipelgate alumisel küljel valget pulbrit, tuvastasid nad selle lõpuks bakteritüübiks Streptomyces, mis eritab antibiootikume. Antibiootikumid hoidsid Escovopsis'i lahedal . Veelgi olulisem on, et nad tegid seda pika aja jooksul, ilma et Escovopsis oleks täielikult vastupanuvõimeline.
Võib esineda omamoodi „etapivõistluste võidurelvastumine”, ”ütles Cameron Currie, üks Toronto teadlasi (nüüd Kansase ülikoolis), kus mannekeeni antibiootikumid kohanduvad pidevalt Escovopsise tekitatud resistentsusega. Parasiit pole täielikult pühitud, kuid ka pesa ei ujuta. Currie proovib nüüd kindlaks teha, kui kaua see keemiline risttulekahju on aset leidnud.
Õpikute sümbioosi juhtumil sipelgate ja seente vahel näidati, et äkki on neli peamist mängijat - või viis, kui arvestada bakterite toodetud antibiootikume. Kui need antibiootikumid ei tee trikki, tükeldavad sipelgad seeni nakatunud tükid ja lohistavad need pesast kaugele.
Vihmametsas on koidik veel murdunud; öised Blepharidatta sipelgad, attiinide lähisugulased, on endiselt tööl, vedades miniatuurseid teraviljasaite, mille Mueller levis eelneval õhtul laiali. Sööt on lasknud Muelleril jälgida Blepharidatta nende pesasse. Kuna on täheldatud, et Blepharidatta, mis ei kasvata seeni, kannab endas vabalt elavaid seeni, siis arvab Mueller, et nad võivad ise kasvada. Muellerit paeluvad eriti eksperimendid, mille käigus Blepharidatta viib seenekorpused pesadele lähemale. "Otsime midagi väga sügavat evolutsioonilises minevikus, " ütleb Mueller. “Mõni sipelgas nendes metsades hakkas seenega seostuma. Ja see üleminek on sama üleminek, mille inimesed läbi viisid. ”
Mueller lülitab sisse esilaterna. "Proovime asju jälgida, kuid muidugi ei leia me siit" esivanemat ", " selgitab ta. "See, mida otsime, on liik, millel on säilinud mõned esivanemale iseloomulikud jooned." See pole erinevalt sellest, kuidas keeleteadlased külastavad isoleeritud rahvaid, et uurida, kuidas kõneharjumused on muutunud, ütles ta. "See on midagi sellist, mida me siin teeme, vaadates, kuidas kõige primitiivsem käitumine võis anda keerukama käitumise." Teisisõnu, evolutsioon mängib välja vähem nii täpselt kui selged jooned, mida võiksite mäletada keskkooli keskharidusest jm. nagu film, milles sarjad võivad korrata, jääda muutumatuks või isegi liikuda tagurpidi omamoodi vastassuunavööndis.
Muelleri püksid on triibutatud higi ja mudaga, tema kaelale ja kätele süttivad põlevad pulgad ja kõrvade lähedal sumisevad sääsed. "Oleme oma kinnisidees pisut ebanormaalsed, " tunnistab ta. „Oleme tõesti äärmuses. Kes veel metsas higistaks, et need rumalad sipelgad üles leida! ”
Mueller väidab, et laps ei olnud veadest eriti huvitatud. Võib-olla oli see sellepärast, et tema isa, Bayeri keemiaettevõtte botaanikut, tabas müstiline troopiline haigus, mille sai kokku Elpedis ekspeditsioonil, kui Ulrich oli. vaid 4-aastane. Mueller oli 9-aastane, kui isa suri haigusse. Pärast meditsiinikoolist väljalangemist luges ta Edward O. Wilsoni vastuolulist raamatut „Sotsiiobioloogia“ (püüd ühendada kõigi loomade käitumine sipelgatest inimesteni ühes suures sünteesis). Vahetult teadis ta, mida ta soovib oma eluga teha, et võtta evolutsiooniline lähenemisviis loomade käitumise, sotsiaalse käitumise ja seejärel inimeste käitumise mõistmiseks.
Ka Schultz jõudis sipelgateni Wilsoni mõjutatud ringtee kaudu. Kasvatatud Chicagos lõuna pool asuvas väikeses sinises linnakeses, vanemate poeg, kes ei õppinud, läks Schultz rangesse luterlikku kooli. Seal püüdis üks tema õpetajatest veenda teda, et "Jumal mattis dinosauruste luud lihtsalt meie maasse, et meie usku proovile panna."
Pärast Chicago ülikoolist väljalangemist ja 1970. aastate alguses lääne poole San Franciscosse triivimist pidas Schultz mitmeid töökohti - hambatehnik, vesivoodi polsterdaja ja trükikoda -, enne kui proovis kätt paranormaalsete nähtuste kriitiliste esseede kirjutajana ( “Plekid kosmosest” ja “Võõramad kui teadus”). Ühel hommikul tööle asunud Schultz asus siis 30-aastaselt lugema Wilsoni raamatut "Putukate seltsid" . Sipelgad meelitasid teda, sest nad ühendasid esteetilise atraktiivsuse ja käsitletavuse. "Ma jälitasin paljusid asju, mis täitsid mind imestusega, " meenutab Schultz. "Kuid ma vajasin kriteeriumi mitte ainult nende asjade, mis näivad olevat imestusega täidetud, nuputamiseks, vaid ka nende asjade kohta, mis näivad olevat imestusega täidetud ja tõelised ."
Ehkki tuhandeid sipelgaid kümnetest liikidest on liikumas läbi paksu lehtede allapanu, fikseeritakse Schultz kindlale üksildasele sipelgale, mis on tükeldanud metsaseene ja veab paati üle palgi, lehvitades oma koorma all. “Kuule, sa pead seda nägema!” Hüüab Schultz Muellerile. See on Trahümüürmex tuletatud või kõrgemate attiinide hulgas.
Schultz on põnevil. Ja üllatunud. Kuigi ta on lugenud attiinidest, kes viivad seeni pesadesse, pole ta kunagi näinud, et keegi seda tegelikult teeks. Ja miks nad seda teeksid? Kokkusobimatu seene sissetoomine võib kogu sipelgaaia hävitada või isegi hävitada. Mis siin toimub?
"See on mõistatus, " ütleb Schultz. "Ma eeldan, et sipelgad on pesa sissetoomise suhtes väga valivad, et neil oleks mingi sensoorse kallutatus, mis aktsepteerib" häid "seeni ja lükkab tagasi kõik" halvad "." Mueller märgib, et paljud taimed kasutavad sipelgaid seemneid hajutada, jääb siiski ebaselgeks, kas sipelgad valivad enda korjatava valiku või reageerivad ainult taimede eritiste võrgutamisele.
Schultz on positiivselt tujukas, ehkki sipelgas ja selle seen võivad paljude tema ja tema kolleegide kirjutatud asjade ümber pöörata, rääkimata enamuse nende eelduste vaidlustamisest. "Võib-olla pole asi selles, et sipelgas leidis seeni, " soovitab Mueller karmi naeratusega. "Võib-olla on asi selles, et seen leidis sipelga."
Nii Schultz kui ka Mueller tunnustavad seentega kinnisideeks saanud kaastöötajaid selle eest, et nad viisid nad mõttele, et seened võidavad suhetest sipelgatega sama palju kui sipelgad seentelt. Sipelgate veetud, nende poolt kaitstud ja hiiglaslikes aedades hooldatud seenekloonidel on paljunemisvõime kaugel sellest, mida nad saaksid tahtmatult saavutada. Lõppude lõpuks eksisteerivad vabalt elavad seened sageli vaid pisikesel lehesalbil, mis paljuneb enne välja suremist ainult üks või kaks korda. Pesades muutub seene Stephen Rehneri arvates „surematuks võrreldes nende metsikute sugulastega”.
Võimalik, et seened arendasid nippe sipelgate sipelgate liikumiseks ja koristamiseks. Seente pinnal olevad eritised võivad toimida nagu meelt muutvad ravimid, painutades sipelgaid seente heaks. “Arvan, et teised seened üritavad pidevalt keemilisi koode rikkuda, mis aitab sipelgatel oma aia seeni ära tunda, öeldes:“ Kuule, mulle maitseb ja lõhn on õige! Sa ei saa mulle vastu panna. Võtke mind kinni ja viige koju, '' spekuleerib Schultz. "Ärge alahinnake seene jõudu, " intoneerib Mueller.
Tõepoolest, juba järgmisel pärastlõunal naaseb Schultz väljasõidult, pakkudes muljetavaldavaid tõendeid selle jõu kohta. Ta oli tulnud hiiglaslikule mustale sipelgale, mida kohapeal nimetatakse balaks - äge, tugeva nõelaga -, mis on põõsa oksa ülaossa klammerdunud. See oli jäik ja surnud. Sipelga pea tagant paistis välja õrnalt pruun sporofoor, justkui filmi " Tulnukas" putukaversioonis. Seene oli nakatunud sipelga keha, kasvades selle sees ja tarbides seda. Seejärel oli seen mingisuguse, veel avastamata katalüsaatori kaudu ilmselt kutsunud sipelga üles ronima oksa tippu, kus selle eoseid oleks võimalik võimalikult laiali levitada. Seal tärkas sporofoor läbi sipelga pea ja vabastas selle spoorid.
Rada tagasi ja metsa varitseb Schultz, tema särgi ja püksitaskud on alkoholiga täidetud viaalidega täis. Ta peatub palgi kõrval ja lööb selle koore maha. Välja trummelda pool tosinat Acromyrmexit, lehtede lõikureid, kes ehitavad oma pesad sageli palkidesse. Häiritud putukate all õitseb pruun ja punakaspruun seen. “Oleksite üllatunud, kui palju seeneaedasid on metsas, ” ütleb Schultz. "Neid on igal pool."
Üle mäe, põlvili määrdudes, luurab ta väikest tolmukollast olendit lehvitava, ülisuure peaga. See on Cyphomyrmex, mis on attiinidest kõige vähem uuritud. Schultz nõjatub selle olendi kohal, mis ei ole suurem kui koma, ja jälgib seda tähelepanelikult.
Välitööd Amazonases on kaugelt segane kui sipelgate surnukehade geneetiline analüüs, mis on mugav Schultzi kliimaseadmega laboris Washingtonis tagasi. Kuid see on ainus viis „tõelise, filtreerimata bioloogia kogemiseks“, “ütles ta. “See keerukus on see, mis garanteerib teile peaaegu midagi, mida te ei oodanud.” Võib-olla loobub Cyphomyrmex ühest väikesest tükist mõistatuse, mille Schultz ja Mueller on oma karjääri pühendanud. Mõne kosmose suurima küsimusega tegeledes ütleb Schultz, et uurides sipelga kõverdavat kõnnakut, on kõige parem mõelda “väikeseks. See on suurepärane, kui siin väljas ollakse. Väikeseks mõtlemine avab igasuguseid võimalusi. ”
