Asteroid, který vyhubil dinosaury, změnil mravence v zemědělce

11. 10. 2024

Mykolog Vinson P. Doyle z LSU AgCenter a profesor biologických věd z LSU Brant C. Faircloth propůjčili své kombinované odborné znalosti studii vedené entomologem Tedem Schultzem ze Smithsonian Institution, která ukazuje, že mravenci začali pěstovat houby poté, co před 66 miliony let zasáhl Zemi asteroid, což způsobilo globální masové vymírání.

V článku publikovaném v časopise Science vědci ze Smithsonian's National Museum of Natural History, LSU a dalších institucí analyzovali genetická data ze 475 druhů hub a 276 druhů mravenců, aby vytvořili podrobné evoluční stromy. To vědcům umožnilo určit, kdy mravenci začali před miliony let pěstovat houby, což je chování, které některé druhy mravenců vykazují dodnes.

Načasování publikace je pozoruhodné zejména tím, že připadá na 150. výročí spoluobjevení houbového zemědělství mravenci, které učinili Thomas Belt a Fritz Mueller.

"Mravenci provozují zemědělství a pěstují houby mnohem déle, než existují lidé," řekl Schultz. "Pravděpodobně bychom se mohli něco naučit ze zemědělského úspěchu těchto mravenců za posledních 66 milionů let."

Vědci se domnívají, že rozkládající se listí se pravděpodobně stalo potravou mnoha hub, které rostly během tohoto období, což je přivedlo do úzkého kontaktu s mravenci. Mravenci zase začali houby využívat jako potravu a od vyhynutí dinosaurů se na tento zdroj potravy spoléhají a domestikují ho.

"Abyste skutečně odhalili vzorce a rekonstruovali, jak se tato asociace vyvíjela v průběhu času, potřebujete spoustu vzorků mravenců a jejich houbových kultivarů," řekl Schultz.

Podle Fairclotha je k rekonstrukci evoluční historie obou skupin organismů zapotřebí značné množství dat ze sekvencí DNA.

Sběr těchto typů dat z kultivarů hub a mravenců je místo, kde nastoupili Doyle a Faircloth, kteří začali spolupracovat v roce 2015. Vyvinuli molekulární metody používané k získávání genetických dat z hub i mravenců analyzovaných v rukopisu.

Doyle řekl, že historické představy o pěstování hub mravenci obecně předpokládaly, že existuje jediný původ pěstování hub, ale to, co bránilo hlubšímu vhledu do otázek týkajících se toho, jak mravenci začali farmařit, byla snaha zachytit dostatečná data o sekvencích DNA z hub, které mravenci konzumovali. Během posledních 15 let se náklady na sekvenování genomu prudce snížily a výrazně se zlepšily techniky sběru mnoha typů genomických dat, což umožnilo tuto a mnoho dalších studií.

"Pokud máte houbu, je poměrně jednoduché sekvenovat její genom," řekl Doyle. "Ale když máte malinkaté úlomky houby, které v sobě nese mravenec, je těžké získat dostatek houbového materiálu, aby se vygenerovala dostatečná data sekvence genomu k analýze. A právě zde přicházejí na řadu sady houbových nástrah, které jsme vytvořili. Umožnili nám vytáhnout DNA z miniaturních kousků hub, amplifikovat ji, sekvenovat a analyzovat."

Podle Doyla tyto přístupy "založené na zachycení" ke sběru sekvenčních dat z hub umožňují vědcům studovat symbiotické vztahy mezi organismy a houbami způsobem, jakým to dříve dělat nemohli.

Uvedl příklad doktoranda Spensera Babba-Biernackiho, kterému radí společně s Jakem Esselstynem, mammalogem v Muzeu přírodních věd LSU. Babb-Biernacki studuje rod houby, která se vyskytuje v plicích všech savců, Pneumocystis, běžně známou jako plísňová pneumonie.

"Je těžké získat DNA z plic savců, když máte 100 milionů hostitelských buněk a jen několik buněk houby," řekl. "Stejný přístup z této studie používáme k získání dat z celého genomu, což nám umožňuje začít chápat evoluční historii rozmanité skupiny organismů a řešit interakce mezi symbionty a jejich hostiteli."

Doylův primární zájem je o vliv zemědělství na houby a říká, že patogeny obvykle nepocházejí ze zemědělské populace.

"Je to tam venku ve volné přírodě, pak to kvůli zemědělství skočí dovnitř a začne se to měnit v zemědělském prostředí," řekl. "Je to podobné, ale studuje to koevoluci mravenců a hub a díváme se na dopad mravenčího zemědělství na evoluci hub a naopak."

Doyle řekl, že existují paralely mezi tím, co vědci vidí u hub, které mravenci pěstují, a plodinami, které pěstují lidé.

"Čím více příkladů domestikace napříč vzdáleně příbuznými skupinami organismů máte, tím lépe můžete začít vyvíjet model toho, jak se domestikace vyvíjí a co se děje s genomy organismů, které se domestikují," řekl. "Tato studie poskytuje příklad z milionů a milionů let předtím, než lidé začali domestikovat rostliny, ale zdá se, že proces je ve skutečnosti dost podobný."

Zdroj v angličtině: ZDE