La revolución agrícola de las hormigas comenzó hace 30 millones de años en un clima seco y desértico

Las granjas subterráneas, que producían varios tipos de hongos, fueron cultivadas y mantenidas por colonias de hormigas, cuyos descendientes continúan practicando la agricultura en la actualidad.

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 Proceedings of Royal Society B , los científicos dirigidos por el entomólogo Ted Schultz, el 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 en su propio. El hallazgo proviene de un análisis genético que traza las relaciones evolutivas de las hormigas agrícolas y no agrícolas de 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 superior. Todas 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 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 llevan de regreso 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.

Ted Schultz es el curador de hormigas en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian. Estudia hormigas que comenzaron a criar millones de años antes de la evolución de los humanos. «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 desafíos con 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 ». Crédito: Paul Fetters para la Institución Smithsonian

Pero, al igual que 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 se encuentran vivos independiente 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, transportar desechos, mantener a raya a los patógenos y mantener las condiciones ideales 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 desafíos con 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 en día, 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 sus colegas compararon los genomas de 119 especies modernas de hormigas, la mayoría de las cuales fueron recolectadas durante sus décadas de expediciones de campo.

Utilizando nuevas herramientas genómicas poderosas, 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 que no cultivan hongos. Su análisis rico en datos le dio al equipo mucha confianza en las relaciones evolutivas que pudieron mapear, dijo Schultz.

Su análisis aclara el pariente vivo no agricultor más cercano de las hormigas productoras de hongos de la actualidad y permite que Schultz y su equipo comiencen a observar los antecedentes geográficos de estas especies y deducir cuándo, dónde y en qué condiciones surgieron rasgos particulares. En este 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 sobrevivir.

Ted Schultz examina el gigantesco montículo de una colonia de hormigas agrícolas más alta en el Cerrado brasileño (sabana) estacionalmente seco cerca de Brasilia en 2009. Las colonias de hormigas que cultivan hongos más altos y los comportamientos agrícolas son comparativamente más grandes y complejos que las colonias de hongos más bajos. hormigas de cultivo. Crédito: Jeffrey Sosa-Calvo, Smithsonian.

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 y las áreas secas se estaban volviendo más frecuentes.

Los hongos que habían evolucionado para vivir en bosques húmedos habrían estado mal equipados para sobrevivir independientemente en este clima cambiante. «Pero si su criador de hormigas evoluciona para ser mejor viviendo en un hábitat seco, y lo lleva consigo y satisface todas sus necesidades, entonces estará 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 poniendo demasiado secas, las hormigas salen a buscar agua y la agregan», dijo Schultz. «Si están demasiado mojados, hacen lo contrario». Por lo tanto, incluso cuando las condiciones sobre la superficie se vuelven inhóspitas, los hongos pueden prosperar dentro de las cámaras subterráneas y climatizadas 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 colonia en la que se encuentra», dijo Schultz. «En ese momento, tienes una relación con esas hormigas a las que no estabas obligado 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 lo podrían hacer los criadores humanos. Las hormigas que trasladaron sus hongos a nuevos hábitats habrían aislado al organismo de sus parientes 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 en la naturaleza, adoptando nuevos rasgos. (https://mundoagropecuario.com)

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