国家基因库最新研究揭示蚂蚁“种庄稼”之谜

  • 2016-07-23 11:04
  • 来源: 新华社

  新华社广州7月21日电(记者马晓澄)深圳国家基因库等研究机构20日发表在《自然通讯》上的研究显示,如蚂蚁也存在高级“农业行为”,真菌培植蚂蚁通过种植真菌来获得可食用的蛋白、脂肪和碳水化合物,形成蚂蚁-真菌共生系统,而最新的基因组研究成果揭示了蚂蚁与真菌共同适应性背后的秘密。

  研究人员分析了七种真菌培植蚂蚁以及它们种植的真菌的基因组和转录组后发现,蚂蚁种植行为最早是起源于第三纪早期(5500万-6000万年前,此时地球刚刚经历恐龙大灭绝)的低级真菌培植蚂蚁,这类蚂蚁采集环境中存在的真菌进行培育,未进行物种选择。

  而具有真菌培育驯化的高级真菌蚂蚁起源于3000万年前,从这时候开始,不同的蚂蚁物种开始挑选自己适合的真菌物种进行培植;而后又转化成具有高级驯化能力的切叶蚁,它们采集树叶并利用树叶的残渣对特定真菌进行种植培养。

  蚂蚁为何要种植真菌?2011年深圳华大基因等机构发表在《基因组研究》的文章中,研究人员已经揭示切叶蚁的基因组里丢失了精氨酸合成的基因。精氨酸合成不足会妨碍蚂蚁独立生活,它们可以依靠共生的真菌来提供这类氨基酸。

  该文章通讯作者,国家基因库生物多样性基因组学研究组负责人张国捷表示,人类在作物驯化过程中通过杂交等手段使得作物基因组发生了巨大变化,从而获得人类所需要的作物性状,同时人类自身的基因组也随着农业文明的发展逐渐发生了适应性变化。

  “这类真菌种植蚂蚁为我们研究这种双向适应演化过程提供了绝佳模式生物,蚂蚁在培育真菌的过程中,不仅改变了真菌的基因组,自身同样经历了类似人类适应农业文明所产生的基因组变化。这些相似的历史过程的发生并非偶然,而是我们所希望寻找的自然规律?!闭殴菟?。

  参与这项研究的丹麦哥本哈根大学社会进化中心桑内·尼高博士表示,这些蚂蚁解决了人类农业仍面临着的许多挑战,比如蚂蚁农业系统里具备了一流的卫生环境、有效的害虫管理、合成杀菌剂和抗生素以防止疾病的发生。这些都是通过自然选择形成,而非通过科技手段实现。

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