滅絕恐龍的事件并不全是壞事。大約6600萬年前流星撞擊造成的低光環(huán)境有利于以有機物為食的真菌的傳播，在植物和動物成群死亡的時候，有機物豐富。

根據(jù)10月3日發(fā)表在《科學》雜志上的一項研究，這是一群螞蟻的祖先開始培養(yǎng)這些微生物的絕佳機會。

“人們對種植真菌的螞蟻的起源了解得相對較好，但缺乏更精確的這些微生物的時間表。這項工作為這些真菌菌株的出現(xiàn)提供了迄今為止最小的誤差范圍，這些真菌菌株以前被認為是最近出現(xiàn)的，”巴西里約克拉羅<s:1>圣保羅州立大學生物科學研究所(ibunesp)教授、該論文的作者之一安德烈·羅德里格斯(andr<s:1> Rodrigues)解釋說。

通過分析從美洲不同地區(qū)收集的螞蟻培育的475種真菌的基因組中所謂的超保守元素(UCEs)，這一年代測定成為可能。UCEs是從最古老的祖先進化而來的，在整個群體的進化過程中都保留在基因組中的區(qū)域。

“在這種情況下，我們對這些元素附近的區(qū)域感興趣。它們顯示了物種之間最新的差異，使我們能夠相當準確地追蹤進化路線，”IB-UNESP的研究員Pepijn Wilhelmus Kooij補充道。

利用這種方法，有可能確定6600萬年前，今天的切葉蟻(一個被稱為阿蒂尼蟻的群體)的同一個祖先幾乎同時出現(xiàn)了兩個不同的真菌譜系。

研究真菌和螞蟻共生關(guān)系的專家長期以來一直認為，這種關(guān)系的開始決定了農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)，比人類開始馴化植物要早數(shù)千萬年，也就是12000年前。

這項研究還揭示了珊瑚真菌祖先的出現(xiàn)，珊瑚真菌是2100萬年前開始由螞蟻培育的第二種真菌。這種真菌得名于它形成的結(jié)構(gòu)類似于海珊瑚的微型群落。

互利共生

研究結(jié)果支持了真菌在被螞蟻培育之前已經(jīng)經(jīng)歷了預(yù)適應(yīng)的假設(shè)。作者指出，切葉蟻的祖先很可能生活在真菌附近，要么在菌落內(nèi)，要么甚至不時收集它們，以它們或它們的產(chǎn)物為食。

“但真菌并不是螞蟻飲食的重要組成部分。流星撞擊所施加的壓力可能已經(jīng)把這種關(guān)系變成了一種強制性的互惠關(guān)系，在這種關(guān)系中，這些真菌開始依賴螞蟻的食物和繁殖，而螞蟻則完全依賴真菌作為食物來源，”羅德里格斯說。

今天，四組不同的螞蟻培育出四種真菌。在某些情況下，昆蟲甚至會改變栽培產(chǎn)品的生長，從而提供某些營養(yǎng)。

“當我們在實驗室培養(yǎng)它們時，真菌采取了預(yù)期的菌絲形式。然而，在菌落內(nèi)，其中一種菌絲類型變得腫脹，形成類似葡萄簇的結(jié)構(gòu)，富含糖。我們?nèi)匀徊恢牢浵伿侨绾巫龅降?，”Kooij說。

對于ibb - unesp教授、該論文的合著者Mauricio Bacci Junior來說，真菌培養(yǎng)的起源可能指向了當時螞蟻面對營養(yǎng)短缺的適應(yīng)。

隨著豐富的真菌在現(xiàn)在的美洲傳播，食物來源的選擇越來越少，那些已經(jīng)與螞蟻有某種可能關(guān)系的真菌最終被證明在培育時更有用。

“為了養(yǎng)活自己，真菌分解螞蟻攜帶的有機物。反過來，螞蟻消耗由真菌產(chǎn)生的物質(zhì)，而這些物質(zhì)是它無法從任何其他來源獲得的。這就好像真菌是昆蟲的外部胃，”這位科學家說，他是生物多樣性動態(tài)和氣候變化研究中心(CBioClima)的副主任，該中心是研究、創(chuàng)新和傳播中心(RIDCs)之一。

在這一建立事件之后，以前生活在潮濕森林中的養(yǎng)真菌的螞蟻，在2700萬年前隨著塞拉多熱帶稀樹草原生物群落的擴張，經(jīng)歷了第二次選擇壓力。隨著越來越多的開闊和干旱地區(qū)，這些農(nóng)業(yè)昆蟲出現(xiàn)了多樣化，導(dǎo)致了今天的切葉蟻的起源。

這一事件當然也有利于真菌的多樣化，真菌在為螞蟻生產(chǎn)食物和分解有機物方面變得更有效。

因此，螞蟻培育的真菌產(chǎn)生的酶現(xiàn)在正在被研究，因為它們的生物技術(shù)潛力不僅可以降解有機物質(zhì)，還可以降解包括塑料在內(nèi)的其他材料。