Cuando los humanos empezaron a cultivar hace miles de años, la agricultura ya existía desde hacía millones de años. De hecho, varios linajes de animales han cultivado sus propios alimentos desde mucho antes de que los humanos evolucionaran como especie.
Según un nuevo estudio, las colonias de hormigas empezaron a cultivar hongos cuando un asteroide impactó contra la Tierra hace 66 millones de años. Este impacto provocó una extinción masiva global, pero también creó las condiciones ideales para que prosperaran los hongos. Las innovadoras hormigas empezaron a cultivar los hongos, creando una asociación evolutiva que se estrechó aún más hace 27 millones de años y continúa hasta hoy.
En un artículo publicado, el 3 de octubre en la revista Science, científicos del Museo Nacional de Historia Natural del Smithsonian analizaron datos genéticos de cientos de especies de hongos y hormigas para elaborar detallados árboles evolutivos. La comparación de estos árboles permitió a los investigadores crear una cronología evolutiva de la agricultura de las hormigas y determinar con precisión cuándo empezaron a cultivar hongos.
“Las hormigas llevan practicando la agricultura y el cultivo de hongos mucho más tiempo que los humanos”, afirma el entomólogo Ted Schultz, conservador de hormigas del museo y autor principal del nuevo trabajo. “Probablemente podríamos aprender algo del éxito agrícola de estas hormigas durante los últimos 66 millones de años”.
Cerca de 250 especies de hormigas de América y el Caribe cultivan hongos. Los investigadores organizan estas hormigas en cuatro sistemas agrícolas en función de sus estrategias de cultivo. Las hormigas cortadoras de hojas se encuentran entre las que practican la estrategia más avanzada, conocida como agricultura superior. Estas hormigas cosechan trozos de vegetación fresca para proporcionar sustento a sus hongos, que a su vez cultivan alimentos para las hormigas llamados gongylidia. Este alimento ayuda a alimentar complejas colonias de hormigas cortadoras de hojas que se pueden llegar a contar por millones.
Schultz lleva 35 años estudiando la relación evolutiva entre hormigas y hongos. Ha realizado más de 30 expediciones a lugares de América Central y del Sur para observar esta interacción en la naturaleza y ha criado colonias de hormigas cortadoras de hojas y otras hormigas que se alimentan de hongos en su laboratorio del museo. A lo largo de los años, Schultz y sus colegas han recogido miles de muestras genéticas de hormigas y hongos de todos los trópicos.
Esta reserva de muestras fue crucial para el nuevo trabajo.
“Para detectar realmente patrones y reconstruir cómo ha evolucionado esta asociación a lo largo del tiempo, se necesitan muchas muestras de hormigas y sus variedades de hongos”, explica Schultz.
El equipo utilizó las muestras para secuenciar datos genéticos de 475 especies distintas de hongos (288 de los cuales son cultivados por hormigas) y 276 especies distintas de hormigas (208 de las cuales cultivan hongos), el mayor conjunto de datos genéticos de hormigas cultivadoras de hongos jamás reunido. Esto permitió a los investigadores crear árboles evolutivos de los dos grupos. La comparación de las especies de hongos silvestres con sus parientes cultivados ayudó a los investigadores a determinar cuándo empezaron las hormigas a utilizar determinados hongos.
Los datos revelaron que las hormigas y los hongos han estado entrelazados durante 66 millones de años. Más o menos en la época en que un asteroide chocó con la Tierra a finales del Cretácico. Esta colisión cataclísmica llenó la atmósfera de polvo y escombros, que bloquearon el sol e impidieron la fotosíntesis durante años. La extinción masiva resultante acabó con aproximadamente la mitad de todas las especies vegetales de la Tierra en aquella época.
Sin embargo, esta catástrofe fue una bendición para los hongos. Estos organismos proliferaron al consumir la abundante materia vegetal muerta que cubría el suelo.
“Los fenómenos de extinción pueden ser catastróficos para la mayoría de los organismos, pero también pueden ser positivos para otros”, explica Schultz. “Al final del Cretácico, a los dinosaurios no les fue muy bien, pero los hongos vivieron un apogeo”.
Muchos de los hongos que proliferaron durante este periodo probablemente se alimentaron de hojarasca en descomposición, lo que les puso en estrecho contacto con las hormigas. Estos insectos aprovecharon la abundancia de hongos para alimentarse y siguieron dependiendo de ellos cuando la vida se recuperó de la extinción.
“Los resultados del estudio, permiten entender los principales cambios evolutivos que han resultado en complejos sistemas de agricultura entre las hormigas attines (que incluyen las arrieras) y sus hongos basidiomicetes cultivados. El estudio permite tener una mejor comprensión desde el origen de la relación simbiótica hormigas - hongos, hasta el proceso de completa domesticación de los hongos cultivados. Ahora, podemos hacer analogías entre la agricultura humana y la agricultura de las hormigas, y aprender de la evolución de esta relación simbiótica de 66 millones de años”. Comentó Hermógenes Fernandez, investigador en el Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología de Panamá e investigador asociado en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales.
El nuevo trabajo también reveló que las hormigas tardaron casi otros 40 millones de años en desarrollar después la agricultura superior. Los investigadores pudieron rastrear el origen de esta práctica avanzada hasta hace unos 27 millones de años. En esa época, un clima que se enfriaba rápidamente transformó los entornos de todo el planeta. En Sudamérica, los hábitats más secos, como las sabanas arboladas y las praderas, fracturaron grandes franjas de bosques tropicales húmedos.
Cuando las hormigas sacaron los hongos de los bosques húmedos y los llevaron a zonas más secas, los aislaron de sus poblaciones ancestrales salvajes. Los hongos aislados pasaron a depender por completo de las hormigas para sobrevivir en las condiciones áridas, marcando el rumbo del sistema de agricultura superior que practican las hormigas cortadoras de hojas en la actualidad.
“Las hormigas domesticaron estos hongos del mismo modo que los humanos domesticaron los cultivos”, explica Schultz. “Lo extraordinario es que ahora podemos datar cuándo las hormigas superiores cultivaron originalmente los hongos superiores”.
Además de Schultz, el nuevo trabajo incluye contribuciones de varios coautores afiliados al Museo Nacional de Historia Natural, entre ellos Jeffrey Sosa-Calvo, Matthew Kweskin, Michael Lloyd, Ana Ješovnik y Scott E. Solomon. El estudio también incluye autores afiliados a la Universidad de Utah; el Real Jardín Botánico de Kew; la Universidad de California en Berkeley; el Departamento de Agricultura de EE.UU.; la Universidad Estatal de São Paulo; el Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología de Panamá; el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales; la Universidad de Copenhague; la Universidad de Emory; la Universidad McMaster; la Universidad Federal de Uberlândia; la Universidad Estatal de Arizona; la Universidad de Hohenheim; y la Universidad Estatal de Luisiana.
La investigación contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos; el Smithsonian; la Universidad de Maryland; la Junta de Regentes del Estado de Luisiana; el Sistema Nacional de Investigación; la Fundación Cosmos Club; el Explorer’s Club de Washington, D.C.; la Fundación de Investigación de São Paulo; el Consejo Brasileño de Investigación y Desarrollo Científico; la Agencia Federal Brasileña de Apoyo y Evaluación de la Enseñanza de Posgrado; el Real Jardín Botánico de Kew; y la Fundación Carl Zeiss.
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