Cuando los humanos comenzaron a cultivar hace unos 12, 000 años, alteraron el futuro de nuestra especie para siempre. Nuestros antepasados fueron pioneros ecológicos, descubriendo y cultivando los cultivos más valiosos, ampliándolos para alimentar a comunidades enteras y transformando los cultivos silvestres de manera tan fundamental que se volvieron dependientes de los humanos para su supervivencia. La agricultura, en palabras del Proyecto Genográfico de National Geographic, "sembró las semillas para la era moderna".
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Pero los humanos llegaron tarde al juego. Cuando nuestros antepasados lanzaron su revolución neolítica que cambió el mundo, las hormigas ya habían estado cultivando hongos en las selvas tropicales de América del Sur durante 60 millones de años. Estos pequeños magos agrícolas utilizaron técnicas sofisticadas que rivalizan con las nuestras, incluidos los cultivos domésticos que hoy en día son de naturaleza desconocida y que tampoco pueden sobrevivir sin sus cultivadores.
Ahora los investigadores del Smithsonian han señalado cuándo, y quizás por qué, las hormigas desarrollaron estas notables técnicas de cultivo. Al crear un árbol evolutivo de hormigas productoras de hongos, informan que la revolución en la agricultura de hormigas puede haber sido impulsada por un cambio dramático en el clima hace unos 30 millones de años. Además, los sistemas agrícolas que surgieron de esa revolución aún pueden ofrecer algunas lecciones para los humanos de hoy.
Hoy en día, se sabe que cerca de 240 especies de hormigas atinas, entre ellas las cortadoras de hojas, cultivan hongos en las Américas y el Caribe. Sus cultivos subterráneos alimentan sociedades complejas basadas en la agricultura que no solo son sostenibles y eficientes, sino también resistentes a enfermedades y plagas. Estos pequeños agricultores están unidos por una estrategia común: buscan trozos de vegetación, pero no la comen. En cambio, lo usan para nutrir sus hongos preciosos, que crecen a escala industrial.
En estos casos, los hongos están completamente aislados en jardines subterráneos, a menudo ubicados en hábitats secos e inhóspitos donde sus parientes silvestres no pueden sobrevivir. Tampoco pueden escapar, lo que significa que los hongos silvestres y domésticos no pueden unirse e intercambiar genes. Como resultado de este aislamiento, los hongos domesticados han evolucionado en completa codependencia con sus criadores de hormigas. Por su parte, las hormigas dependen tanto de su cosecha que cuando la hija de una reina funda una nueva colonia, ella lleva consigo un pedazo del jardín de hongos de su madre para comenzar el suyo.
"Los hongos que crecen nunca se encuentran en la naturaleza, ahora dependen totalmente de las hormigas", explica el entomólogo Ted Schultz, curador de hormigas en el Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian. “Eso es como muchos de nuestros cultivos. Cultivamos cosas que están tan altamente modificadas que existen en formas que ya no se encuentran en la naturaleza ".
En un estudio publicado el 12 de abril en la revista Proceedings of the Royal Society B, Schultz y sus colegas utilizaron nuevas herramientas genómicas para descubrir las raíces de este arreglo inusual. Schultz y su equipo crearon un árbol genealógico evolutivo de hormigas productoras de hongos, aprovechando las reservas de datos genéticos para 78 especies de hormigas productoras de hongos y 41 especies de hormigas no agrícolas. La mayoría fueron recolectados por el propio Schultz durante décadas en el campo.
Los investigadores utilizaron este registro genético, que incluía las secuencias de ADN de más de 1, 500 sitios del genoma para cada especie, para razonar hacia atrás de las especies vivas e identificar los antepasados comunes de los linajes de hormigas actuales. Ellos corroboraron estos datos genéticos con algunos fósiles de hormigas clave, que se utilizaron para ayudar a calibrar las fechas de los cambios que encontraron en su análisis de ADN.
Con estos datos, Schultz fue capaz de desentrañar cuando estas especies de hormigas hicieron el avance evolutivo clave para una agricultura más avanzada, así como llegar a una teoría de por qué.
Ted Schultz, curador de hormigas del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian, sostiene un nido de laboratorio de una hormiga que produce hongos más bajos mientras está de pie junto a un nido de laboratorio de hormigas de corte de hojas que crecen hongos más altos. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Los datos de ADN sugieren que este salto coincidió con cambios dramáticos en el clima antiguo. Las hormigas parecen haber desarrollado sus sistemas agrícolas avanzados en algún momento después de que un evento de enfriamiento global comenzó a bajar las temperaturas en todo el mundo hace unos 35 millones de años. Los investigadores escriben que el cambio resultante de las selvas húmedas de sus antepasados cazadores-recolectores a entornos más secos puede haber generado innovación agrícola ya que las hormigas mantuvieron las condiciones controladas para mantener sus jardines de hongos en crecimiento.
"Parece que cualquiera que sea el antepasado de las hormigas más altas que crecen hongos estaba viviendo en un hábitat seco o estacionalmente seco", dice Schultz. "Entonces, si las hormigas están cultivando hongos húmedos amantes del hábitat y los llevan a un hábitat seco, es como si los humanos sacaran a uno de sus animales domésticos de su área de distribución nativa".
"Generalmente, cuando domesticamos cosas, las aislamos en parcelas y cosechamos las semillas de las que más nos gustan, y seguimos plantando esas semillas", continúa. “Si tienes un hongo cuyos parientes viven en un bosque húmedo y lo llevas a un hábitat seco, ya no puede escapar ... Con el tiempo, aislado durante cientos de miles o millones de años, eso es bastante bueno oportunidad de domesticación ".
Pero los hongos no fueron los únicos que experimentaron una transformación. Al mismo tiempo, el linaje de las hormigas comenzó a diversificarse significativamente. Sus genomas cambiaron durante el movimiento de la caza-recolección a la agricultura, y nuevamente cuando se adoptaron formas más altas de cultivo de hongos. Schultz y sus colegas señalaron en investigaciones anteriores que las hormigas probablemente perdieron la capacidad de producir un aminoácido clave, la arginina, porque tenían una fuente lista en los hongos, y ahora se han vuelto dependientes de esa fuente.
Los micólogos que estudian el mismo sistema pueden verlo como uno en el que los hongos usan las hormigas, y no al revés. “Puede sonar algo malo para los hongos, pero también es para su beneficio. Se atiende a todas sus necesidades ”, dice Diana Six, entomóloga de la Universidad de Montana. "Creo que los hongos realmente también manipulan la situación".
Seis, que no participó en el estudio, agrega que Schultz y sus colegas pudieron descifrar una compleja historia evolutiva que no respaldaba muchos supuestos anteriores, a saber, que la evolución de los hongos amantes de la humedad habría sido impulsada por las presiones. en los bosques húmedos donde vivían. "La idea de que con estas simbiosis tiene que haber algo que refuerce esa especificidad, y que el aislamiento ha llevado a esta dependencia extrema ... Realmente tiene mucho sentido", dice Six. "Pero se necesita que la gente piense un poco fuera de la caja para encontrar ese tipo de respuestas".
La agricultura avanzada de hormigas, como es de esperar, difiere de los esfuerzos humanos en algunas formas obvias (menos tractores, por ejemplo). Sin embargo, Schultz cree que podemos aprender una o dos cosas al observar cómo una de las pocas especies agrícolas de la naturaleza, incluidas las termitas, los escarabajos y las abejas, cura sus cultivos.
Por ejemplo: al igual que algunos agricultores industriales, las hormigas productoras de hongos producen un solo tipo de cultivo. Sin embargo, logran hacerlo sin sucumbir a enemigos como enfermedades o plagas que amenazan los cultivos humanos cuando pierden diversidad genética. Las hormigas logran esta notable hazaña al mantener impecables sus cuartos de jardín subterráneos para limitar la posibilidad de enfermedades, y al producir una especie de antibiótico natural que actúa como pesticida, luchando contra un hongo parásito que amenaza su fuente de alimento.
Estas estrategias efectivamente mantienen a los patógenos bajo control, pero no los eliminan como los humanos tienden a hacerlo, a veces sin querer. En cambio, las hormigas han logrado un equilibrio sostenible que los humanos harían bien en observar, dice Schultz.
"Crecen un monocultivo, pero hay todo tipo de bacterias y otros microbios que pueden ser benignos o incluso beneficiosos", dice Schultz. "Es como un pequeño ecosistema que están cultivando". Del mismo modo, en la agricultura humana, "cuando cultivamos un cultivo no solo estamos cultivando algo como el maíz", agrega. "También estamos cultivando todos estos microbios en el suelo, y probablemente haya una combinación ecológica óptima de microbios que sea la mejor para un suelo saludable y un maíz saludable".
El lugar de la colonia de hormigas en el ecosistema local más grande también puede ofrecer algunas lecciones para los granjeros humanos, señala Schultz. Piense en una colonia de cortadoras de hojas como un solo vertebrado de pastoreo grande: el peso combinado de una colonia es similar al de una vaca, y puede consumir cantidades similares de vegetación local durante un período de tiempo similar.
"¿Por qué no simplemente eliminan toda la vegetación en un área y tienen que moverse?", Pregunta. Una razón es que la vegetación local también ha evolucionado en sincronía con las colonias. Un árbol que las hormigas pastan hasta morir puede comenzar a expresar una toxina que hace que sus hojas no sean agradables para los hongos de las hormigas, lo que hace que se muevan para que el árbol pueda regenerarse.
“No lo están haciendo deliberadamente; No es que estén eligiendo conscientemente no diezmar un árbol ", agrega." Pero todo un ecosistema local y todos los organismos en él han evolucionado conjuntamente en una especie de estado estable, que produce este tipo de agricultura sostenible ". el más pequeño entre nosotros, al parecer, pueden surgir lecciones más grandes.
