Муравьи и растения эволюционировали совместно в течении 60 миллионов лет
Муравьев можно найти в огромных количествах почти во всех регионах мира и во всех средах обитания. Но как они стали самым многочисленным и разнообразным видом насекомых на планете? У ученых может быть ответ, и он связан с растениями.
Около 60 миллионов лет назад муравьи были в основном обитателями лесов, которые строили свои жилища под землей. Но современные муравьи диверсифицировались и теперь насчитывают более 14 000 видов, некоторые из которых сейчас живут в саваннах, лугах и пустынях. На самом деле муравьев можно найти на всех континентах, кроме Антарктиды.
Предыдущие исследования показали, что диверсификация муравьев совпала с появлением покрытосеменных растений, у которых есть цветы и которые приносят семена в плодах. Что менее ясно, так это роль цветковых растений в эволюции муравьев и то, как муравьи достигли количества, которое оценивается в более чем четыре квадриллиона — это четыре с 15 нулями.
Ученые обратились к окаменелостям, ДНК и климатическим данным, чтобы выяснить, как эволюционно связаны муравьи и растения.
«Если вы посмотрите на мир сегодня, вы увидите муравьев почти на каждом континенте, занимающих все эти разные места обитания и даже разные размеры этих мест обитания — некоторые муравьи живут под землей, некоторые живут в кронах деревьев», — сказал Мэтью Нельсен, руководитель исследования. «Мы пытаемся понять, как они смогли так измениться, эволюционировав от одного общего предка».
Чтобы смоделировать эволюцию муравьев, исследователи сравнили климат, в котором живут 1435 современных видов муравьев, и добавили реконструкцию генеалогии муравьев в масштабе времени на основе генетической информации и окаменелостей муравьев, сохранившихся в янтаре. Они получили аналогичную информацию о растениях, а затем сравнили их.
Полученные данные свидетельствуют о том, что самые ранние муравьи занимали лесные места обитания примерно до периода от среднего до позднего палеогена (от 66 до 23 миллионов лет назад) до раннего неогена (от 23 миллионов лет назад до настоящего времени). Именно в то время они начали диверсифицироваться под влиянием эволюции лесных растений.
«Примерно в это время некоторые растения в этих лесах эволюционировали, чтобы выделять больше водяного пара через крошечные отверстия в своих листьях — они сделали мир вокруг намного влажнее, поэтому окружающая среда стала больше похожа на тропический лес», — сказал Мэтью Нельсен.
Чтобы спастись от сырости, некоторые муравьи перенесли свои гнезда из-под земли на деревья. Исследователи предполагают, что по мере того, как лесные покрытосеменные растения медленно распространялись, чтобы заселить более открытые и засушливые регионы, некоторые из муравьев последовали за ними.
«Другие исследования показали, что растения в этих засушливых местах обитания развили способы производства пищи для муравьев, в том числе элайосомов, которые похожи на мясистые придатки на семенах».
Завязались взаимовыгодные отношения. Муравьи питались едой, обеспечиваемой семенами растений, а кроме того, перетаскивали семена, что гарантировало растениям дальнейшее распространение.
Результаты исследования улучшают понимание того, как эволюция муравьев совпадает с эволюцией цветковых растений, начавшейся миллионы лет назад, и была ей обусловлена.
«Это исследование показывает важную роль, которую растения играют в формировании экосистем», — сказал Мэтью Нельсен. «Сдвиги в растительных сообществах, подобные тем, которые мы наблюдаем в результате исторических и современных изменений климата, могут иметь каскадный характер и влиять на животных и другие организмы, зависящие от этих растений».
Исследование было опубликовано в журнале Evolution Letters.