最近的研究揭示，蚁群在6600万年前一颗小行星撞击地球后开始培育真菌。这场灾难导致了全球性的物种大灭绝，但也为真菌的繁荣创造了有利条件。进取的蚂蚁主动开始种植这些真菌，形成了一种演化纽带，该纽带在大约2700万年前变得更加紧密，并在今天依然存在。
尽管人类在几千年前就开始了农业，但这种耕作的实践在各种物种之间已经存在了数百万年。许多动物群体在人体存在之前就已经在培育自己的食物。
一项最新研究表明，蚁群开始真菌种植是由于6600万年前小行星与地球的碰撞。这一事件造成了全球范围的大灭绝，但同时为真菌的繁荣创造了最佳条件。聪明的蚂蚁开始培养这些真菌，导致了一种演化联盟，该联盟在2700万年前变得更加交织，目前这一关系仍在不断演变。
在10月3日《科学》期刊上发表的一篇文章中，来自史密森国家自然历史博物馆的研究人员检查了多种真菌和蚂蚁物种的遗传数据，以开发详细的演化图表。通过对比这些图表，科学家们成功构建了一个描绘蚂蚁农业演化的时间线，标识出蚂蚁开始种植真菌的时刻。
“蚂蚁从事农业和真菌种植的时间远远早于人类的出现，”作为博物馆蚂蚁学家和策展人的泰德·舒尔茨表示，他是这项研究的主导者。“我们确实可以从这66万年来蚂蚁的农业成就中学习。”
在美洲和加勒比地区，约有250种蚂蚁从事真菌种植。研究人员根据它们的耕作方法将这些蚂蚁分为四种不同的农业系统。其中，叶切蚁代表了一种更高级的耕作技术，称为高级农业。这些蚂蚁修剪新鲜植物材料以滋养它们的真菌，而后者则产生一种名为gongylidia的食物来源。这种营养支持着复杂的叶切蚁群落，可能由数百万个体组成。
舒尔茨花费35年致力于研究蚂蚁与真菌之间的演化联系，他在中美洲和南美洲进行过超过30次考察，以研究这一关系在自然环境中的表现。他还在博物馆的实验室中饲养了叶切蚁和其他类型的真菌种植蚂蚁。在他的职业生涯中，舒尔茨与他的同事们收集了来自热带地区的数千个蚂蚁和真菌的遗传样本。
这一样本的收集对于这项新的研究至关重要。
“为了有效识别模式并重建这种关系随时间的演变，需大量的蚂蚁和真菌品种样本，”舒尔茨解释道。
研究团队利用这些样本为475个真菌物种（其中288种由蚂蚁培养）和276种蚂蚁物种（其中208种进行真菌耕作）测序遗传数据——这是迄今为止编制的关于真菌种植蚂蚁最详尽的遗传数据集。这使研究人员能够为这两个群体开发演化图表。通过对比野生真菌种类与被驯化的对应物，他们可以确定蚂蚁何时开始利用特定类型的真菌。
研究结果显示，蚂蚁与真菌之间的关系持续了约6600万年，恰好与白垩纪末小行星撞击的时期相吻合。这次巨大的碰撞在大气中产生了尘埃和碎片，阻止阳光照射地球，导致光合作用停滞数年。随之而来的大规模灭绝使得当时地球上约一半的植物物种消失。
然而，这场灾难对真菌却是有利的，它们通过分解丰富的死植物材料而繁荣生长。
“虽然灭绝事件可能对许多生物带来灾难，但对其他生物却可能是有利的，”舒尔茨说道。“在白垩纪末期，恐龙受到困扰，而真菌却繁荣起来。”
在这一时期，繁盛的许多真菌很可能以腐烂的叶子和碎片为食，使它们与蚂蚁拉近了距离。这些昆虫在丰富的真菌中找到了可靠的食物来源，并在生命开始从灭绝事件中恢复时不断依赖这些顽强的生物。
研究还发现，在蚂蚁进化出高级农业之前，又经过了近4000万年。研究人员追溯这种复杂农业方法的起源，发现大约在2700万年前。这个时代迅速降温的气候改变了全球的环境。在南美，干燥的区域如丛林草原和草地破坏了广阔的湿润热带森林。随着蚂蚁开始将真菌从潮湿的森林搬到这些干燥区域，它们使真菌与野生近亲隔离。这种隔离迫使真菌在干燥气候中完全依赖蚂蚁生存，为今天叶切蚁使用的高级农业系统铺平了道路。
“蚂蚁以类似于人类驯化作物的方式驯化了这些真菌，”舒尔茨指出。“现在令人惊讶的是，我们可以精确确定蚂蚁首次开始培育这些高级真菌的时间。”
这项新论文由国家自然历史博物馆的几位合作者共同撰写，包括杰弗里·索萨-卡尔沃、马修·克韦斯金、迈克尔·劳埃德、安娜·耶索夫尼克和斯科特·E·所罗门。来自多所机构的研究人员参与了这项研究，包括犹他大学、植物园皇家园艺学会、加州大学伯克利分校以及美国农业部等。
这项研究得到了美国国家科学基金会、史密森学会、马里兰大学和若干巴西研究机构等组织的支持。
