Растения скучны. Они просто сидят и фотосинтезируют, пока животные развлекаются. Верно? Не так много. Взгляните на взаимодействие между муравьями и растениями - растения развили особенности, специально созданные для того, чтобы сделать их привлекательными для муравьев, например, сочный нектар, которым насекомые питаются, и полые шипы, в которых они могут укрыться. Взамен растения используют муравьев для распространения своих семена и даже выступают в роли телохранителей. Новое исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, раскрывает генетическую историю 1700 видов муравьев и 10 000 родов растений, и исследователи обнаружили, что долгая история совместной эволюции муравьев и растений началась с поиска пищи муравьями. на растениях и растениях, которые позже реагируют, развивая благоприятные для муравьев черты.
"Мой главный интерес заключается в изучении того, как развивались взаимодействия между организмами и как эти взаимодействия формируют их эволюционную историю. Когда муравьи начали использовать растения, и когда растения начали создавать структуры для использования муравьями?" - говорит Мэтт Нельсен, научный сотрудник Полевого музея и ведущий автор исследования PNAS.
«Существует ряд различных структур, которые делают растения, специально предназначенные для использования муравьями», - объясняет Нельсен, который руководил исследованием вместе со своими коллегами-исследователями из Полевого музея и соавторами Риком Ри и Корри Моро. «Некоторые растения развили особенности, которые убеждают муравьев защищать их от нападения других насекомых и даже млекопитающих. К ним относятся полые шипы, внутри которых муравьи будут жить, или дополнительный нектар на листьях или стеблях, который муравьи могут съесть. Некоторые муравьи просто обманывают и возьмите нектар и убегайте, но некоторые останутся и нападут на все, что попытается навредить растению», - объясняет Нельсен. Другие растения заставляют муравьев помогать им перемещать семена, подкупая их богатыми пакетами с едой, прикрепленными к семенам, называемым элайосомами. «Муравей подберет семя и унесет его, съест пакет с едой и выбросит семя - часто в богатой питательными веществами области, где оно будет лучше расти, и, поскольку оно находится дальше от своего родителя, они не будут приходится конкурировать за ресурсы."
Но ученые не были уверены, как начались эволюционные отношения между муравьями и растениями. Если эволюция - это гонка вооружений между видами, разрабатывающими способы получения прибыли от своих соседей, то ученые хотели знать, кто первым выстрелил - растения или муравьи. «Это был вопрос о курице и яйце: началось ли все с того, что муравьи развили поведение, чтобы использовать преимущества растений, или растения развили структуру, чтобы воспользоваться преимуществами муравьев», - говорит Ри, куратор растений в Полевом музее.
История совместной эволюции муравьев и растений восходит ко временам динозавров, и по окаменелостям нелегко сказать, как организмы взаимодействовали между собой.«Существует очень мало ископаемых записей об этих структурах у растений, и они не уходят очень далеко в прошлое. И есть множество окаменелостей муравьев, но они обычно не демонстрируют такого поведения муравьев - мы не обязательно видим муравей, хранящийся в янтаре, несущий семя», - говорит Нельсен.
Итак, чтобы определить раннюю эволюционную историю взаимодействия муравьев и растений, Нельсен и его коллеги обратились к большому количеству данных ДНК и экологическим базам данных. «В нашем исследовании мы связали эти поведенческие и физические особенности с генеалогическими деревьями муравьев и растений, чтобы определить, когда муравьи начали есть и жить на растениях, и когда растения развили способность создавать структуры, которые используют муравьи», - объясняет Моро, куратор поля. муравьев.
Команда нанесла на карту историю дружественных к муравьям черт растений и использования растений муравьями на эти генеалогические деревья - процесс, называемый реконструкцией наследственного состояния. Они смогли определить, когда растения начали полагаться на муравьев для защиты и распределения семян - и похоже, что муравьи полагались на растения дольше, чем растения напрямую полагались на муравьев, поскольку растения не развили эти специализированные структуры до тех пор, пока муравьи не полагались на них в плане еды и среды обитания.
Некоторые муравьи не используют растения напрямую, в то время как другие полагаются на них в качестве пищи, среды обитания и гнездования. включили растения в свой рацион, а затем оттуда они начали гнездиться на деревьях. Хотя этот пошаговый переход к большей зависимости от растений интуитивно понятен, он все равно удивил нас», - говорит Нельсен.
И хотя на протяжении многих лет между муравьями и растениями существовали взаимовыгодные отношения, с точки зрения эволюции группы муравьев, которые едят, кормятся или гнездятся в растениях, похоже, не лучше, чем те, что нет. «Мы не видим частей генеалогического древа муравьев, в которых муравьи, полагающиеся на растения в качестве пищи или среды обитания, диверсифицируются или растут быстрее, чем те части древа, в которых эти взаимодействия отсутствуют», - говорит Нельсен. «Это исследование важно, потому что оно дает представление о том, как развивались эти широко распространенные и сложные взаимодействия."