Первыми фермерами на архипелаге Фиджи были муравьи: миллионы лет один из видов муравьев на островах выращивал эпифиты, которые давали им места для гнездования. Более того, взаимодействие жизненно необходимо для выживания обоих партнеров.
Многие виды муравьев живут в симбиозе с растениями, и оба партнера в этих отношениях извлекают выгоду. Одним из наиболее примечательных из этих взаимодействий является взаимодействие между видом муравьев Philidris nagasau и по крайней мере шестью представителями рода растений Squamellaria на островах Фиджи, которое является предметом нового исследования профессора ботаники Сюзанны Реннер из Людвиг-Максимилианс- Universitaet (LMU) в Мюнхене и ее докторская степень. Студент D. Гийом Хомицки, который выходит в журнале Nature Plants. Реконструируя эволюционную историю этих отношений, исследователи LMU демонстрируют, что муравьи начали активно культивировать своих партнеров-растений по крайней мере три миллиона лет назад - задолго до того, как люди на Ближнем Востоке пришли к той же идее..
Род Squamellaria состоит из эпифитных видов, которые растут на деревьях. Крошечные муравьи начинают свою карьеру в качестве садовников, собирая семена видов Squamellaria, к которым они приспособились. Затем насекомые «сажают» семена в трещины в коре дерева-хозяина, где они затем прорастают. «Растения колонизируют три или четыре вида деревьев, которые также привлекательны для муравьев либо потому, что они производят легкодоступный нектар, либо потому, что их кора особенно мягкая, так что муравьи могут легко расширять образующиеся трещины», - говорит Реннер. Squamellaria адаптированы к этой нише, поскольку гипокотиль прорастающих сеянцев удлиняется в уникальную «ногу», позволяя сеянцу быстро расти из трещины коры на свет. Затем сеянцы сразу же образуют крошечный клубень с заранее сформированным отверстием - так называемый доматиум, - в который входят муравьи для дефекации и тем самым оплодотворяют сеянец. По мере роста сеянцев доматиум становится крупнее, образуя сеть связанных с внешней стороной галерей, которые муравьи заселяют, образуя большие колонии, продолжая использовать одни камеры для фекалий, другие только для своих личинок. Как эпифиты, виды Squamellaria не могут использовать почву как источник неорганических питательных веществ, и муравьи способствуют их росту, снабжая их «удобрениями».
По мере того, как муравьи высаживают все больше саженцев, которые они в конечном итоге заселяют, они создают своего рода деревню на опорном дереве с множеством хорошо защищенных гнезд. Одна муравьиная колония занимает много растений Squamellaria, только один из многих «домов», в которых находится королева: «Часто на одном дереве можно найти десятки колоний, соединенных муравьиными дорогами. Все эти особи являются потомками одной королевы., чье гнездо находится в центре системы», - объясняет Хомицки.
В отличие от других случаев симбиоза между растениями и муравьями, взаимодействие между Squamellaria и Philidris nagasau стало настолько специализированным, что ни один из партнеров не может выжить сам по себе. Исследователи LMU смогли датировать начало симбиоза муравьев и растений, используя степени различия между гомологичными последовательностями ДНК как у растений, так и у муравьев в качестве независимых молекулярных часов. - Основываясь на откалиброванных скоростях мутаций, можно приблизительно определить, когда возникли виды, участвующие во взаимодействиях, и, таким образом, самый ранний момент, когда мог сформироваться симбиоз. Результаты показывают, что мутуалистические отношения между Philidris и Squamellaria начались около 3 миллионов лет назад, вероятно, в результате эволюции взаимовыгодных адаптаций. Муравьи, по-видимому, «открыли», как стимулировать рост и размножение своих хозяев, только после того, как Squamellaria приняла эпифитный образ жизни.