Žiūrint į augalus, stebėtina, kad jie turi savybių, viliojančių skruzdes, pavyzdžiui, saldų nektarą, tinkamą vabzdžių maistui, ar tuščiavidurius spyglius, kuriose jos gali pasislėpti. Tuo pačiu augalai ir panaudoja skruzdes – sėklų išplatinimui, neretai skruzdės yra ir augalų sargybiniai.
Naujajame tyrime, paskelbtame „Proceedings of the National Academy of Sciences“ buvo išnagrinėta 1700 skruzdėlių ir 10000 augalų rūšių genetinė istorija. Mokslininkai nustatė, kad ilga skruzdėlių ir augalų bendros evoliucijos istorija prasidėjo nuo skruzdžių, ėmusių maitintis augalais, o augalai, reaguodami į tai, išvystė skruzdėms patrauklius bruožus.
„Pagrindinis šio tyrimas tikslas buvo pamėginti išsiaiškinti, kaip vyksta sąveikos tarp rūšių ir kaip šios sąveikos formuoja jų evoliuciją. Kada skruzdėlės pradėjo naudoti augalus, ir kada augalai pradėjo kurti struktūras, tinkamas skruzdėms, ir ne tik jų maistui?“, sako Matas Nelsenas (Matt Nelsen), vienas šio tyrimo autorių. „Yra daugybė skirtingų struktūrų, kurias augalų sukūrė specialiai skruzdėms. Kai kurie augalai turi išsivysčiusių savybių, skirtų pritraukti skruzdes ginti juos nuo kitų vabzdžių ir netgi žinduolių. Tai, pavyzdžiui, erškėčiai tuščiaviduriais spygliais, kuriuos apsigyvena skruzdėlės, arba nektaras lapuose ar stiebuose, tinkamas skruzdžių maistui. Kai kurios skruzdžių rūšys tik paims maistą ir nubėgs, bet kai kurios – apsisuks ir puls visus, kurie mėgins pažeisti augalą“.
Kiti augalai panaudoja skruzdes, kad jos padėtų išplisti augalo sėkloms. Šie augalai subrandina sėklas su vadinamaisiais sėklagūbriais – nedideliais sėklos priedais, turinčiais riebalų ir baltymų. Tokias sėklas skruzdės išnešioja į skruzdėlynus, o po to, suvalgius maistingąją dalį, pati sėkla išmetama į skruzdėlyno atliekyną, vietą, kur paprastai gausu maistingų medžiagų augalui, ir toli nuo augalų, sunokinusių sėklą, todėl ten mažiau konkurencijos dėl išteklių.
Tačiau mokslininkai nežinojo, kaip prasidėjo toks evoliucinis skruzdžių ir augalų bendradarbiavimas. Jei laikytume, kad evoliucija – tai ginklavimosi varžybos tarp rūšių, kuriomis siekiama pranokti savo kaimynus, tuomet būtų įdomu sužinoti, kas paleido pirmą šūvį – augalai ar skruzdės.
„Tai kaip kiaušinio ir viščiuko klausimas, kas buvo pirmas. Ar viskas prasidėjo nuo skruzdžių, kuriančių elgesio modelius, kurie leido pasinaudoti augalais, ar nuo augalų, vystančių savo struktūras, kurios būtų tinkamos skruzdėms“, sako Matas Nelsenas.
Ši skruzdžių ir augalų istorija prasidėjo dar dinozaurų laikais, bet iš fosilijų nėra lengva nustatyti, kaip šios rūšys bendravo.
„Yra labai mažai iškasenų, suteikiančių informacijos apie augalų vidinę struktūrą, ir jų, einant gilyn į praeitį, išlikę vis mažiau. Iš kitos pusės, išlikusių skruzdžių fosilijų yra daug, bet jos, deja, neparodo jų elgesio – pavyzdžiui, būtų labai įdomu pamatyti sustingusią gintare skruzdę, nešančią augalo sėklą, iš skirtingų geologinio laiko atkarpų“, sako Nelsenas.
Taigi, Nelsenas ir jo kolegos, norėdami nustatyti ankstyvąją augalų ir skruzdžių sąveikos evoliucinę istoriją, analizavo didelius DNR duomenų kiekius ir ekologines duomenų bazes.
„Mūsų tyrime ieškojome ryšių tarp skruzdžių elgsenos ir augalų fizinių savybių skruzdžių ir augalų šeimų medžiuose, kad nustatytume, kada skruzdėlės pradėjo misti augalais ir juose gyventi, ir kada augalai pradėjo kurti struktūras, kuriomis ėmė naudotis skruzdėlės“.
Tyrėjai susiejo skruzdėms naudingų augalų savybių ir skruzdžių augalų naudojimo istoriją su jų šeimos medžiais – tai procesas, vadinamas protėvių savybių rekonstrukcija (ancestral state reconstruction).
Jie nustatė, kada augalai pradėjo remtis skruzdėmis, pasinaudodami jomis gynybai ir sėklų platinimui. Ir pasirodė, kad skruzdėlės pradėjo naudotis augalais anksčiau – augalai sukūrė specializuotas struktūras, tinkamas skruzdėms, gerokai vėliau, nei skruzdės ėmė naudotis augalais maistui ir buveinėmis.
„Kai kurios skruzdžių rūšys naudoja augalus tik minimaliai, o kai kurios – ir maistui, ir atsargų saugyklai, ir skruzdėlynams statyti. Mes nustatėme, kad pirmiausiai skruzdės ėmė neštis maistą į medžius, po to pradėjo vartoti jų lapus maistui, ir galiausiai – kurti juose skruzdėlynus. Nors ši laipsniškai didėjanti priklausomybė nuo augalų yra pakankamai intuityvi, vis tik ji mus nustebino“, – sako Nelsenas. „Bet dar labiau nustebino, kad, nepaisant to, kad yra milijonus metų trunkantys abipusiai naudingi ryšiai tarp skruzdžių ir augalų, vis tik evoliucijos požiūriu nepamatėme, kad tos skruzdžių rūšys, kurios pilnai pasinaudoja augalais, būtų bent kiek pranašesnės už tas rūšis, kurios to nedaro. Ir tai irgi stebinanti išvada“.
How plants evolved to make ants their servants
Matthew P. Nelsen el al. „Ant–plant interactions evolved through increasing interdependence,“ PNAS (2018)
Daugiau:
Ar šiandien ant Lietuvos dirvožemio išgyventų dinozaurai?
Metodai, naudojami biologijoje, padeda tirti ir automobilių evoliuciją
Manote, kad dinozaurus pražudė asteroidas? Nauja teorija teigia: pagalvokite dar kartą