早在人类出现之前几百万年,昆虫就开始种植无法在野外生存的真菌了。可能是栖息地从潮湿到干旱的变化促使蚂蚁创造了世界上最早的驯化物种。蚂蚁很早就开始种植真菌,但它们最初种植的品种与森林里野生的真菌并没什么不同。利用现代蚂蚁的DNA,研究人员研究了这些真菌被完全驯化的过程。被驯化的真菌无法与野生真菌杂交,也无法在蚁穴外生存——也许正是这样的驯化,成就了地球上这些令人震撼的昆虫社会。
在今年夏天发表于《英国皇家学会学报B》的一项研究中,研究人员分析了119种现代蚂蚁的DNA。它们来自不同的栖息地,有着不同的行为模式;有“低级”植菌蚂蚁,也有“高级”的植菌蚂蚁。“低级”的植菌蚂蚁仍然延续着祖先的农业模式,在相对简单的巢穴里种植野生的真菌。“高级”的植菌蚂蚁通常种植被驯化的真菌,它们的社会也惊人的复杂。
研究人员发现,最早的“蚂蚁农民”可能在大约6000万年前就出现在了南美洲潮湿的热带雨林中。但与先前的猜测相反的是,最早的“高级”植菌蚂蚁很可能生活在较干旱的草原地区。大约3000万年前,地球刚刚经历了一次气候变冷,导致许多地区的森林变成了草原,“高级”植菌蚂蚁就是这时候从其他真菌培植蚁中分化出来的。
真菌培植水平很高的蚂蚁通常拥有更庞大、更复杂的社会,它们种植的也是经过驯化、只有依靠蚂蚁才能生存的真菌“作物”。史密森尼国家自然历史博物馆的昆虫学研究员泰德·舒尔茨(Ted Schultz)表示,更原始一些的植菌蚂蚁所种植的真菌能在野外生存,但只能生活在潮湿的环境中。这意味着,当蚂蚁所在的环境变得干燥时,它们种植的真菌虽然存活了下来,但只能生活在蚁穴中。
由于这些真菌再也无法与野生品种进行杂交,它们得以独立演化,成为最早的农作物。
植菌蚂蚁只分布于新大陆。目前发现并描述的200多种植菌蚂蚁都属于切叶蚁科的Attini族。它们外出采集叶片或花瓣建造地下苗圃,培育可食用的真菌。“低级”植菌蚂蚁的巢穴结构和社会构成通常都很简单。相比之下,“高级”真菌培植蚁的蚁穴深达数米,一个蚁穴中可包含数千个巢室,生活着几百万只蚂蚁。
它们不仅照料苗圃,还非常注重维护自身和其他巢室的清洁,以免让真菌感染病害。此外,它们还能产生抗生素,保护菌圃不受寄生真菌或病原体的污染。这些蚂蚁已经和真菌形成了相互依赖的关系——这些真菌无法在蚁穴外独立生存,它们是蚂蚁幼虫唯一的食物来源,也是成年蚂蚁重要的营养来源。