約5000萬(wàn)年前人類(lèi)發(fā)現(xiàn),農(nóng)業(yè)抵達(dá)世界在一個(gè)看似不可能的地方:一只螞蟻山。有羽毛的銀耳避開(kāi)小麥和大米,螞蟻培養(yǎng)真菌作物,為它提供保健以換取食物。但就像人類(lèi)同行誰(shuí)會(huì)來(lái),螞蟻面對(duì)多年生作物疾病的問(wèn)題,在這種情況下,寄生真菌,威脅要消滅他們的收成。

所以螞蟻農(nóng)民發(fā)展另一個(gè)伙伴關(guān)系。他們提供安全港和營(yíng)養(yǎng)一定組細(xì)菌Actinobacteria-that反過(guò)來(lái)了抗生素牽制寄生蟲(chóng)的能力。幫助細(xì)菌留下來(lái),螞蟻的外骨骼發(fā)展專(zhuān)門(mén)的口袋,保護(hù)和美聯(lián)儲(chǔ)自己的伴侶。

這些結(jié)構(gòu)看起來(lái)是如此錯(cuò)綜復(fù)雜,科學(xué)家相信他們只進(jìn)行了一次發(fā)展的機(jī)會(huì)與原始真菌農(nóng)民最終分化成250 -我們今天找到一些螞蟻養(yǎng)殖物種。但寫(xiě)今天(10月1日)的《美國(guó)科學(xué)院學(xué)報(bào)》上,威斯康辛大學(xué)??迪遜分校的研究人員透露,這些bacteria-harboring結(jié)構(gòu)獨(dú)立進(jìn)化三次。

結(jié)果表明作物寄生蟲(chóng)的威脅不斷推動(dòng)驚人地相似的方向進(jìn)化,創(chuàng)建結(jié)構(gòu)與細(xì)菌幫助螞蟻加強(qiáng)伙伴關(guān)系。和保護(hù)的成功使用抗生素萬(wàn)古表明螞蟻可能對(duì)人類(lèi)醫(yī)學(xué)課程,很快碰到阻力的病原體對(duì)我們最重要的抗生素。

威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的細(xì)菌學(xué)教授領(lǐng)導(dǎo)的工作是卡梅隆柯里和李Hongjie Currie實(shí)驗(yàn)室的一位博士后研究員,他們與亞利桑那州立大學(xué)的同事們合作,圣保羅大學(xué)的哈佛醫(yī)學(xué)院和史密森學(xué)會(huì)。

“這項(xiàng)工作提供了有趣的見(jiàn)解動(dòng)物使用細(xì)菌提供抗生素在很長(zhǎng)一段時(shí)間,”庫(kù)里說(shuō),世衛(wèi)組織的動(dòng)力學(xué)研究農(nóng)業(yè)螞蟻了20年。

研究人員執(zhí)行一個(gè)詳盡的調(diào)查69螞蟻,采購(gòu)不同的螞蟻樣本集合在亞利桑那州立大學(xué)和史密森。研究小組重建螞蟻的進(jìn)化樹(shù)使用的他們的基因組序列。由此產(chǎn)生的螞蟻和細(xì)菌進(jìn)化樹(shù)表明,伙伴關(guān)系后不久,螞蟻開(kāi)始耕種。

進(jìn)一步的證據(jù)的古代起源ant-bacteria來(lái)自少數(shù)的關(guān)系fungus-farming螞蟻偶然地凍結(jié)在琥珀從現(xiàn)在的多米尼加共和國(guó)。通過(guò)硬化的樹(shù)液,研究人員可以發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的蛛絲馬跡抱著螞蟻的身體。琥珀追溯到15至2000萬(wàn)歲,庫(kù)里的小組可以驗(yàn)證他們的基因組數(shù)據(jù),表明ant-bacteria共生至少是一樣古老琥珀樣本。

先前的工作已經(jīng)暗示的早期演化ant-bacteria伙伴關(guān)系,李說(shuō),但“這篇論文提供了更多的證據(jù)表明,這是一個(gè)古老的系統(tǒng)。”

使用ultra-high-magnification電鏡,研究人員檢測(cè)了螞蟻的專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)住房細(xì)菌,被稱(chēng)為隱窩。農(nóng)業(yè)的微觀圖像顯示,大多數(shù)物種螞蟻有隱窩和相關(guān)結(jié)構(gòu)可以支持放線菌。但是很多螞蟻是失蹤的這些結(jié)構(gòu)。

當(dāng)他們繪制了地穴數(shù)據(jù)重建的進(jìn)化樹(shù),庫(kù)里的小組發(fā)現(xiàn)隱窩了進(jìn)化不是一次,而是三次進(jìn)化過(guò)程中農(nóng)業(yè)螞蟻。

但隱窩沒(méi)有無(wú)處不在。一些物種已經(jīng)失去了任何明顯的結(jié)構(gòu)支持細(xì)菌。研究人員表明,螞蟻,已經(jīng)廢除了蓄水池也失去了共生放線菌的任何蹤跡。

柯里和李風(fēng)險(xiǎn),螞蟻農(nóng)場(chǎng),現(xiàn)在更多的干旱地區(qū)不再面對(duì)寄生真菌疾病的威脅。因?yàn)楦C藏和喂食細(xì)菌可以使用螞蟻四分之一的能源,它成為了螞蟻更有利與昔日的合作伙伴分手。

顯然不滿足于模仿螞蟻的農(nóng)業(yè)生活方式,人類(lèi)后來(lái)變成同一組細(xì)菌放線菌,我們的大多數(shù)臨床抗生素。的螞蟻,幾百萬(wàn)年,使用類(lèi)似抗生素來(lái)保護(hù)他們的真菌園林害蟲(chóng)表明,我們可以從他們的成功中學(xué)習(xí)。

“我堅(jiān)信這里有機(jī)制,降低抗生素耐藥性的出現(xiàn),”庫(kù)里說(shuō)。

發(fā)現(xiàn)這些機(jī)制可以幫助我們擴(kuò)展自己的抗生素的使用壽命。