Asteroid, der die Dinosaurier auslöschte, könnte zur Erfindung der „Ameisenlandwirtschaft“ geführt haben

Das Ereignis, das die Dinosaurier auslöschte, war nicht nur schlimm. Die durch den Meteoreinschlag vor etwa 66 Millionen Jahren verursachte schlechte Lichtumgebung begünstigte die Ausbreitung von Pilzen, die sich von organischen Stoffen ernährten, die damals reichlich vorhanden waren, als Pflanzen und Tiere in Scharen starben.

Laut einer Studie war es für den Vorfahren einer Ameisengruppe die perfekte Gelegenheit, mit der Kultivierung dieser Mikroorganismen zu beginnen veröffentlicht am 3. Oktober in der Zeitschrift Wissenschaft.

„Der Ursprung der pilzzüchtenden Ameisen war relativ gut verstanden, es fehlte jedoch eine genauere Zeitleiste für diese Mikroorganismen. Die Arbeit bietet die bisher geringste Fehlerquote für die Entstehung dieser Pilzstämme, die bisher als neuer galten.“ „, erklärt André Rodrigues, Professor am Institut für Biowissenschaften der São Paulo State University (IB-UNESP) in Rio Claro, Brasilien, und einer der Autoren des Papiers.

Die Datierung wurde durch die Analyse der sogenannten ultrakonservierten Elemente (UCEs) des Genoms von 475 von Ameisen kultivierten und in verschiedenen Teilen Amerikas gesammelten Pilzarten ermöglicht. UCEs sind Regionen, die während der gesamten Evolution einer Gruppe im Genom verbleiben und von ihren ältesten Vorfahren abstammen.

„In diesem Fall waren wir an den Regionen in der Nähe dieser Elemente interessiert. Sie zeigen die jüngsten Unterschiede zwischen den Arten und ermöglichen es uns, eine ziemlich genaue Evolutionslinie zu verfolgen“, fügt Pepijn Wilhelmus Kooij, Forscher am IB-UNESP, hinzu.

Mit dieser Methode war es möglich, die nahezu gleichzeitige Entstehung zweier unterschiedlicher Pilzlinien desselben Vorfahren der heutigen Blattschneiderameisen (einer Gruppe namens Attini) vor 66 Millionen Jahren nachzuweisen.

Spezialisten für den Mutualismus zwischen Pilzen und Ameisen argumentieren seit langem, dass der Beginn dieser Beziehung die Entstehung der Landwirtschaft definiert, Dutzende Millionen Jahre bevor der Mensch vor gerade einmal 12.000 Jahren begann, Pflanzen zu domestizieren.

Die Studie enthüllte auch die Entstehung eines Vorfahren der Korallenpilze, einer zweiten Gruppe, die vor 21 Millionen Jahren von Ameisen kultiviert wurde. Der Name des Pilzes geht auf die Tatsache zurück, dass er Strukturen bildet, die Miniaturkolonien von Meereskorallen ähneln.

Gegenseitigkeit

Die Ergebnisse stützen die Hypothese, dass Pilze bereits eine Voradaptation durchlaufen hatten, bevor sie von Ameisen kultiviert wurden. Es ist wahrscheinlich, so weisen die Autoren darauf hin, dass der Vorfahre der Gruppe der Blattschneiderameisen in unmittelbarer Nähe von Pilzen lebte, entweder innerhalb der Kolonien oder sie sogar von Zeit zu Zeit sammelte, um sich von ihnen oder ihren Produkten zu ernähren.

„Aber die Pilze waren kein wesentlicher Bestandteil der Ernährung der Ameisen. Der durch den Meteoreinschlag ausgeübte Druck hat diese Beziehung möglicherweise in einen obligatorischen Mutualismus verwandelt, bei dem diese Pilze während ihrer Zeit von den Ameisen abhängig werden, um sich zu ernähren und sich fortzupflanzen Gleichzeitig sind die Ameisen ausschließlich auf die Pilze als Nahrungsquelle angewiesen“, sagt Rodrigues.

Heute kultivieren vier verschiedene Ameisengruppen vier Pilzarten. In manchen Fällen verändern die Insekten sogar das Wachstum des Kulturprodukts, sodass es bestimmte Nährstoffe liefert.

„Wenn wir sie im Labor kultivieren, nehmen die Pilze die erwartete Form von Hyphen an. Allerdings schwillt einer dieser Hyphentypen innerhalb der Kolonie an und bildet traubenähnliche, zuckerreiche Strukturen. Wir wissen immer noch nicht, wie.“ „Das machen die Ameisen“, sagt Kooij.

Für Mauricio Bacci Junior, Professor am IB-UNESP und Mitautor der Arbeit, deutet der Ursprung des Pilzanbaus wahrscheinlich auf eine Anpassung an den damaligen Nährstoffmangel der Ameisen hin.

Angesichts der Fülle an Pilzen, die sich auf dem heutigen amerikanischen Kontinent ausbreiten, und weniger Möglichkeiten für Nahrungsquellen, erwiesen sich Pilze, die bereits eine mögliche Beziehung zu Ameisen hatten, bei der Kultivierung als nützlicher.

„Um sich zu ernähren, zersetzt der Pilz die von den Ameisen mitgeführte organische Substanz. Im Gegenzug verbraucht die Ameise vom Pilz produzierte Substanzen, die sie aus keiner anderen Quelle beziehen könnte. Es ist, als wäre der Pilz der äußere Magen des Insekts.“ sagt der Forscher, der stellvertretender Direktor des Zentrums für Forschung zu Biodiversitätsdynamik und Klimawandel (CBioClima) ist, einem der Forschungs-, Innovations- und Verbreitungszentren (RIDCs).

Nach diesem Gründungsereignis erfuhren Pilzameisen, die zuvor in feuchten Wäldern gelebt hatten, vor 27 Millionen Jahren mit der Ausbreitung des savannenähnlichen Bioms Cerrado einen zweiten Selektionsdruck. Mit zunehmend offeneren und trockeneren Gebieten kam es zu einer Diversifizierung dieser Nutzinsekten, was zu … Ursprung der heutigen Blattschneiderameisen.

Dieses Ereignis begünstigte sicherlich auch die Diversifizierung der Pilze, die bei der Produktion von Nahrung für die Ameisen und der Zersetzung organischer Stoffe effizienter wurden.

So sehr, dass die Enzyme, die von von Ameisen gezüchteten Pilzen produziert werden, nun auf ihr biotechnologisches Potenzial untersucht werden, nicht nur organisches Material, sondern auch andere Materialien, einschließlich Kunststoffe, abzubauen.