Aus genetischen Datenbanken geht hervor, dass einige Pilzkulturen vor 27 Millionen Jahren vollständig von Ameisen abhängig wurden

Als die Menschen vor Tausenden von Jahren mit dem Ackerbau begannen, gab es die Landwirtschaft bereits seit Millionen von Jahren. Tatsächlich haben mehrere Tierlinien ihre eigene Nahrung angebaut, lange bevor sich der Mensch als Spezies entwickelte.

Einer neuen Studie zufolge begannen Ameisenkolonien mit der Pilzzucht, als vor 66 Millionen Jahren ein Asteroid die Erde traf. Dieser Einfluss führte zu einem weltweiten Massensterben, schuf aber auch ideale Bedingungen für das Gedeihen von Pilzen. Innovative Ameisen begannen mit der Kultivierung der Pilze und schufen so eine evolutionäre Partnerschaft, die vor 27 Millionen Jahren noch enger verflochten war und bis heute andauert.

In einem Artikel, der am 3. Oktober in der Zeitschrift veröffentlicht wurde WissenschaftWissenschaftler am Smithsonian National Museum of Natural History analysierten genetische Daten von Hunderten von Pilz- und Ameisenarten, um detaillierte Evolutionsbäume zu erstellen. Durch den Vergleich dieser Bäume konnten die Forscher eine evolutionäre Zeitleiste der Ameisenlandwirtschaft erstellen und genau bestimmen, wann Ameisen erstmals mit der Kultivierung von Pilzen begannen.

„Ameisen betreiben schon viel länger Landwirtschaft und Pilzzucht, als es Menschen gibt“, sagte der Entomologe Ted Schultz, Kurator für Ameisen im Museum und Hauptautor der neuen Arbeit. „Wir könnten wahrscheinlich etwas aus dem landwirtschaftlichen Erfolg dieser Ameisen in den letzten 66 Millionen Jahren lernen.“

Fast 250 verschiedene Ameisenarten in Amerika und in der Karibik sind Zuchtpilze. Forscher ordnen diese Ameisen anhand ihrer Anbaustrategien in vier landwirtschaftliche Systeme ein.

Blattschneiderameisen gehören zu denen, die die fortschrittlichste Strategie anwenden, die sogenannte höhere Landwirtschaft. Diese Ameisen ernten Stücke frischer Vegetation, um ihre Pilze zu ernähren, die wiederum Nahrung für die Ameisen namens Gongylidien produzieren. Dieses Futter trägt dazu bei, komplexe Kolonien von Blattschneiderameisen zu befeuern, deren Zahl in die Millionen gehen kann.

Schultz hat 35 Jahre damit verbracht, die evolutionäre Beziehung zwischen Ameisen und Pilzen zu erforschen. Er hat mehr als 30 Expeditionen zu Orten in Mittel- und Südamerika durchgeführt, um diese Wechselwirkung in freier Wildbahn zu beobachten, und hat in seinem Labor im Museum Kolonien von Blattschneiderameisen und anderen Pilzameisen gezüchtet.

Im Laufe der Jahre haben Schultz und Kollegen Tausende genetische Proben von Ameisen und Pilzen aus allen Tropen gesammelt.

Dieser Probenvorrat war für das neue Papier von entscheidender Bedeutung.

„Um wirklich Muster zu erkennen und zu rekonstruieren, wie sich dieser Zusammenhang im Laufe der Zeit entwickelt hat, braucht man viele Proben von Ameisen und ihren Pilzsorten“, sagte Schultz.

Das Team nutzte die Proben, um genetische Daten für 475 verschiedene Pilzarten (von denen 288 von Ameisen kultiviert werden) und 276 verschiedene Ameisenarten (von denen 208 Pilze kultivieren) zu sequenzieren – der größte genetische Datensatz über pilzzüchtende Ameisen, der jemals zusammengestellt wurde.

Dies ermöglichte es den Forschern, Evolutionsbäume der beiden Gruppen zu erstellen. Durch den Vergleich wilder Pilzarten mit ihren kultivierten Verwandten konnten die Forscher feststellen, wann Ameisen begannen, bestimmte Pilze zu nutzen.

Die Daten zeigten, dass Ameisen und Pilze seit 66 Millionen Jahren miteinander verbunden sind. Dies geschah ungefähr zu der Zeit, als am Ende der Kreidezeit ein Asteroid die Erde traf. Diese katastrophale Kollision füllte die Atmosphäre mit Staub und Trümmern, die die Sonne blockierten und die Photosynthese jahrelang verhinderten. Das daraus resultierende Massensterben vernichtete damals etwa die Hälfte aller Pflanzenarten auf der Erde.

Allerdings war diese Katastrophe ein Segen für die Pilze. Diese Organismen vermehrten sich, als sie das reichlich vorhandene abgestorbene Pflanzenmaterial auf dem Boden fraßen.

„Aussterben kann für die meisten Organismen eine große Katastrophe sein, für andere kann es jedoch tatsächlich positiv sein“, sagte Schultz. „Am Ende der Kreidezeit ging es den Dinosauriern nicht besonders gut, aber die Pilze erlebten eine Blütezeit.“

Viele der Pilze, die sich in dieser Zeit vermehrten, ernährten sich wahrscheinlich von verrottendem Laub, was sie in engen Kontakt mit Ameisen brachte. Diese Insekten nutzten die reichlich vorhandenen Pilze als Nahrung und verließen sich weiterhin auf die robusten Pilze, als sich das Leben nach dem Aussterben erholte.

Die neue Arbeit ergab auch, dass es fast weitere 40 Millionen Jahre dauerte, bis die Ameisen dann eine höhere Landwirtschaft entwickelten. Die Forscher konnten den Ursprung dieser fortschrittlichen Praxis bis vor etwa 27 Millionen Jahren zurückverfolgen. Zu dieser Zeit veränderte ein sich schnell abkühlendes Klima die Umwelt auf der ganzen Welt.

In Südamerika haben trockenere Lebensräume wie Waldsavannen und Grasland große Teile feuchter tropischer Wälder zerteilt. Als Ameisen Pilze aus den feuchten Wäldern in trockenere Gebiete brachten, isolierten sie die Pilze aus ihren wilden Vorfahrenpopulationen. Die isolierten Pilze waren vollständig auf Ameisen angewiesen, um unter den trockenen Bedingungen zu überleben, und legten damit den Grundstein für das höhere landwirtschaftliche System, das heute von Blattschneiderameisen praktiziert wird.

„Die Ameisen domestizierten diese Pilze auf die gleiche Weise, wie Menschen Nutzpflanzen domestizierten“, sagte Schultz. „Das Außergewöhnliche ist, dass wir jetzt datieren können, wann die höheren Ameisen ursprünglich die höheren Pilze kultivierten.“