而具有真菌培育驯化的高级真菌蚂蚁起源于3000万年前。蚂蚁为何要种植真菌?2011年深圳华大基因等机构发表在《基因组研究》的文章中,研究人员揭示切叶蚁的基因组里丢失了精氨酸合成的基因。精氨酸合成不足会妨碍蚂蚁独立生活,它们可以依靠共生的真菌来提供这类氨基酸。

“这类真菌种植蚂蚁为我们研究这种双向适应演化过程提供了绝佳模式生物,蚂蚁在培育真菌的过程中,不仅改变了真菌的基因组,自身同样经历了类似人类适应农业文明所产生的基因组变化。这些相似的历史过程的发生并非偶然,而是我们所希望寻找的自然规律。”张国捷说。

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在大多数蚂蚁物种里,社会的主要分工为工蚁和繁殖蚁,而在切叶蚁里,工蚁又进一步分化出体型庞大的从事树叶采集、蚁巢防御的大工蚁和体形较小负责种植真菌和抚养后代的小工蚁。这与人类农业文明高度发达之后开始出现城市化和社会分工现象类似。

深圳国家基因库等机构7月20日发表在《自然—通讯》上的研究显示,蚂蚁也存在高级“农业行为”,真菌培植蚂蚁通过种植真菌来获得可食用的蛋白、脂肪和碳水化合物,形成蚂蚁—真菌共生系统,而最新的基因组研究成果揭示了蚂蚁与真菌共同适应性背后的秘密。

深圳国家基因库等研究机构20日发表在《自然通讯》上的研究显示,如蚂蚁也存在高级“农业行为”,真菌培植蚂蚁通过种植真菌来获得可食用的蛋白、脂肪和碳水化合物,形成蚂蚁-真菌共生系统,而最新的基因组研究成果揭示了蚂蚁与真菌共同适应性背后的秘密。

“研究人与农业文明之间的关系并不是一件容易的事,而这类真菌种植蚂蚁可以给研究这种双向适应演化过程提供一种绝佳的模式生物。”张国捷说。

人类在作物驯化过程中通过杂交等手段,使作物基因组发生巨变,从而获得人类所需要的作物性状。同时,人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。而科学家同样在蚂蚁和真菌的共生关系中看到了这种现象。

文章通讯作者、国家基因库生物多样性基因组学研究组负责人张国捷表示,人类在作物驯化过程中通过杂交等手段使得作物基因组发生了巨大变化,从而获得人类所需要的作物性状,同时人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。

参与这项研究的丹麦哥本哈根大学社会进化中心桑内·尼高博士表示,这些蚂蚁解决了人类农业仍面临着的许多挑战,比如蚂蚁农业系统里具备了一流的卫生环境、有效的害虫管理、合成杀菌剂和抗生素以防止疾病的发生。这些都是通过自然选择形成,而非通过科技手段实现。

蚂蚁的祖先最早并没有真菌培养能力,进化过程中,有一部分低级真菌培植蚂蚁开始采集环境中存在的真菌进行培育,但那时,它们还没有进行物种选择。到了3000万年前,不同的高级真菌蚂蚁就开始挑选自己适合的真菌物种进行培植了,并将其作为唯一的食物来源。

千万年进化出农夫界的“老手”

“这类真菌种植蚂蚁为我们研究这种双向适应演化过程提供了绝佳模式生物,蚂蚁在培育真菌的过程中,不仅改变了真菌的基因组,自身同样经历了类似人类适应农业文明所产生的基因组变化。这些相似的历史过程的发生并非偶然,而是我们所希望寻找的自然规律。”张国捷说。

研究人员分析了七种真菌培植蚂蚁以及它们种植的真菌的基因组和转录组后发现,蚂蚁种植行为最早是起源于第三纪早期(5500万-6000万年前,此时地球刚刚经历恐龙大灭绝)的低级真菌培植蚂蚁,这类蚂蚁采集环境中存在的真菌进行培育,未进行物种选择。

农业是人类从事的最古老的一项产业,尽管科学家还难以准确说清人类农业文明的起源问题,但一般认为,农业的出现是从采集开始的。当原始人类的采集活动进行了很长时间,无意地观察到植物生长发育中的各种自然现象,然后开始有意识地采集种子进行播种,逐渐积累了栽培经验。人类还把符合自己需要的个体挑选出来,那些有益的性状就被保留下来。

如今,人类的农业文明正面临很多挑战,比如如何抵抗病虫害,如何提高作物产量,尤其是如何不在农业发展过程中对生态系统产生破坏。

参与这项研究的丹麦哥本哈根大学社会进化中心桑内·尼高博士表示,这些蚂蚁解决了人类农业仍面临着的许多挑战,比如蚂蚁农业系统里具备了一流的卫生环境、有效的害虫管理、合成杀菌剂和抗生素以防止疾病的发生。这些都是通过自然选择形成,而非通过科技手段实现。

蚂蚁为何要种植真菌?2011年深圳华大基因等机构发表在《基因组研究》的文章中,研究人员已经揭示切叶蚁的基因组里丢失了精氨酸合成的基因。精氨酸合成不足会妨碍蚂蚁独立生活,它们可以依靠共生的真菌来提供这类氨基酸。

在2008年,美国史密森国家自然历史博物馆的科研人员就发现,蚂蚁不仅懂得用自己的排泄物施肥,还懂得“除草”,而且这些蚂蚁的嘴巴和前肢上隐藏着许多细小的腺窝,里面拥有一种能产生抗生素的细菌,可以对抗害虫,抑制有害的野生菌类生长。更有意思的是,这些蚂蚁抗生素还不产生抗药性。

农业文明并不是人类特有的,但它也的确很稀有。尽管人类的农业文明从存在时间上要远远落后于蚂蚁,但是作物驯化和农业文明的出现,对人类社会的演化产生了极其深远的影响。

研究人员分析了七种真菌培植蚂蚁以及它们种植的真菌的基因组和转录组后发现,蚂蚁种植行为最早是起源于第三纪早期(6000万~5500万年前)的低级真菌培植蚂蚁。

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图:蚂蚁种庄稼

■本报记者 胡珉琦

mgm娱乐登录地址 ,对于生活在中国西南地区的人们来说,即将到来的秋天,意味着一种极其美味的食材就可以上桌了,它就是鸡枞菌。它是菌类中的名门望族,每公斤的售价昂贵。除了因为它极其鲜美的口感,还因为它生长的奥秘只有白蚁知道,没有白蚁参与种植,就没有鸡枞菌。

而具有真菌培育驯化的高级真菌蚂蚁起源于3000万年前,从这时候开始,不同的蚂蚁物种开始挑选自己适合的真菌物种进行培植;而后又转化成具有高级驯化能力的切叶蚁,它们采集树叶并利用树叶的残渣对特定真菌进行种植培养。

反过来,随着驯化能力的提高,蚂蚁社会出现了更加复杂的分工。

食用、种植真菌为什么对蚂蚁而言是个有利选择?科学家发现,种植真菌可以让蚂蚁获得可食用的蛋白、脂肪和碳水化合物。

该文章通讯作者,国家基因库生物多样性基因组学研究组负责人张国捷表示,人类在作物驯化过程中通过杂交等手段使得作物基因组发生了巨大变化,从而获得人类所需要的作物性状,同时人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。

人类在作物驯化过程中通过杂交等手段,使作物基因组发生剧变,从而获得人类所需要的作物性状。同时,人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。而科学家同样在蚂蚁和真菌的共生关系中看到了这种现象。

在这项研究中,研究人员从三类不同等级的真菌培植蚂蚁中挑选出了7种,越高等级的蚂蚁社会与农业的相互促进和影响也更深入。

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