Ludwig Maximilian慕尼黑大學(xué)的生物學(xué)家研究了熱帶螞蟻與其植物宿主之間共生的進(jìn)化歷史。結(jié)果表明，這種關(guān)系并不固定，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，初始共生體可能會(huì)被取代。熱帶螞蟻經(jīng)常與植物宿主形成專屬共生，這通常證明對(duì)雙方都是互利的。螞蟻可以保護(hù)它們的寄主免受食草動(dòng)物的侵害，例如毛蟲(chóng)幼蟲(chóng)，作為回報(bào)，它們可以獲得舒適的筑巢地點(diǎn)和充足的食物供應(yīng)。如何啟動(dòng)這種關(guān)系以及決定其后續(xù)過(guò)程的因素是生態(tài)學(xué)和進(jìn)化生物學(xué)中尚未解決的主要問(wèn)題。

“到目前為止，相對(duì)較少的研究專門(mén)針對(duì)涉及螞蟻物種及其植物寄主的共生進(jìn)化，”LMU生物學(xué)家Susanne Renner教授說(shuō)。“我們現(xiàn)在已經(jīng)詳細(xì)研究了這個(gè)問(wèn)題，重點(diǎn)關(guān)注螞蟻亞科Pseudomyrmecinae的成員，該亞科主要存在于中美洲和南美洲。” Renner和她的博士生Guillaume Chomicki，以及美國(guó)癡呆學(xué)家Phil Ward--螞蟻分類學(xué)專家 - 能夠證明這種共生經(jīng)常受到動(dòng)態(tài)變化的影響。他們的研究發(fā)表在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B上。

Pseudomyrmecinae包含230種。其中，32種僅在與某些樹(shù)種密切相關(guān)的熱帶森林中發(fā)現(xiàn)。它們?cè)跇?shù)枝或葉莖中筑巢，由宿主預(yù)先制作，稱為“domatia”。此外，這些物種共同代表了已知的最多樣化的專性植物螞蟻群，因?yàn)樗鼈兣c幾種植物屬和家族的成員形成共生。在它們?cè)谥忻乐藓湍厦乐薜募闹髦?，有Vachellia屬的金合歡屬物種，它們?cè)谔赜械目招拇讨腥菁{各種假單胞菌屬物種。在這個(gè)利基市場(chǎng)，螞蟻發(fā)現(xiàn)了豐富的食物供應(yīng)，從含糖的花蜜到富含脂肪和蛋白質(zhì)的食物體，由植物產(chǎn)生。作為回報(bào)，螞蟻保護(hù)其宿主免受食草動(dòng)物，寄生蟲(chóng)和植物競(jìng)爭(zhēng)者的侵害。換句話說(shuō)，這些共生體，其中兩個(gè)伙伴通過(guò)相互合作而受益，是共生的。然而，有時(shí)這種關(guān)系是非互惠的，并且螞蟻寄生在寄主身上，而不會(huì)給植物帶來(lái)任何好處。

重建共生的系統(tǒng)發(fā)育

為了闡明進(jìn)化史研究人員使用這些螞蟻物種與宿主之間的共生關(guān)系，利用多達(dá)10個(gè)核基因的DNA序列數(shù)據(jù)為螞蟻和植物構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)。通過(guò)應(yīng)用分子鐘方法，他們能夠確定導(dǎo)致現(xiàn)代共生中涉及的物種的譜系的時(shí)間序列。當(dāng)每種螞蟻物種與其植物宿主形成共生關(guān)系時(shí)，樹(shù)木的比較顯示出來(lái)。結(jié)果清楚地表明，這種伙伴關(guān)系并非一成不變。初始共生的建立日期越遠(yuǎn)，原始共生伙伴被驅(qū)逐的可能性就越大。它的利基隨后變得可用于不同的物種 - 因?yàn)橐坏┲参镄纬闪薲omatia，這些生活區(qū)與其他植物巢螞蟻競(jìng)爭(zhēng)激烈。事實(shí)上，純寄生螞蟻物種總是發(fā)現(xiàn)它們?cè)谙到y(tǒng)發(fā)育上比它們所生活的多毛(在真正共生的背景下發(fā)育)更年輕。因此，寄生形式不是原始共生體的后代。他們基本上是擅自占地者 - 能夠利用任何可用資源的通才。

“我們的研究表明，一些植物屬最初是與某些螞蟻群體共同進(jìn)化而來(lái)的。但是這些螞蟻已經(jīng)被同一群體的其他成員所取代，而這些成員又被屬于完全不同群體的螞蟻所取代。 ，“雷納說(shuō)。由于這種波動(dòng)和繼承，主人和共生體的共同多樣化的情況只能在相對(duì)年輕的血統(tǒng)中得到清楚的證明。“我們能夠發(fā)現(xiàn)屬于Pseudomyrmex ferrugineus組的螞蟻和金合歡屬Vachellia的各種成員的共同多樣化，”Renner說(shuō)。這種共生關(guān)系現(xiàn)在已經(jīng)持續(xù)了500萬(wàn)年，這在進(jìn)化方面不是很長(zhǎng)。盡管如此，即使在Vachellia中，也可以找到被系統(tǒng)發(fā)育上較年輕的螞蟻物種定植的物種。