دژاووی تکاملی: روابط همزیستی درختان و مورچه‌ها

1

مورچه‌ها به خاطر رفتارهای اجتماعی پیچیده و روابط همزیستی‌شان با گیاهان، به‌ویژه در مناطق گرمسیری، شناخته شده‌اند. این تعاملات غالباً شامل سکونت مورچه‌ها در تورم‌های توخالی درختان و دفاع از آنها در برابر شکارچیان در ازای غذا است.

در حالی که این همزیستی‌ها قرن‌ها مشاهده شده‌اند، منشأ آنها همچنان یک راز باقی مانده است. تحقیقات اخیر به سرپرستی رودولفو پروبست، زیست‌شناس میدان دانشگاه یوتا، نور جدیدی بر این پدیده جذاب انداخته است و به طور خاص بر روی جنس مورچه Myrmelachista تمرکز دارد.

مورچه‌های زرد و درختان زیر درختی

مطالعه پروبست که در مجله Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences منتشر شده، گونه‌های Myrmelachista را مورد بررسی قرار داده که معمولاً در ساقه‌های مرده یا زنده گیاهان بدون ارتباطات همزیستی تخصصی لانه می‌کنند.

با این حال، یک گروه از این گونه‌ها در آمریکای مرکزی به طور انحصاری در ساقه‌های زنده درختان خاص زیر درختی لانه می‌کنند و یک همزیستی تخصصی مشابه با دیگر همزیستی‌های مورچه-گیاه را تشکیل می‌دهند.

این مورچه‌های زرد کوچک، ساقه‌ها را بدون آسیب رساندن به گیاهان میزبان خالی می‌کنند، رفتاری که به طور گسترده در سراسر آمریکای مرکزی مشاهده می‌شود.

تکامل همگرا

محققان خاطرنشان کردند که همزیستی‌های اجباری مورچه-گیاه اغلب به نظر می‌رسد که تحولات تکاملی واحدی درون شاخه‌های خاص مورچه‌ها باشند؛ با این حال، همگرایی زمانی آشکار می‌شود که مشاهدات تاریخ طبیعی با فیلوژنتیک مولکولی همراه شوند.

“در اینجا، ما یک نمونه قابل توجه از تکامل همگرا در یک سیستم همزیستی مورچه-گیاه را توصیف می‌کنیم”، نویسندگان مطالعه نوشتند.

تحقیقات نشان داد که این همزیستی نیاز به رفتارها و سازگاری‌های مورفولوژیکی پیچیده دارد، که گمان می‌رود به ندرت در تاریخ تکاملی زندگی رخ دهد.

نه گونه‌ای که این ویژگی‌ها را نشان می‌دهند، در ابتدا تصور می‌شد که یک نیای مشترک واحد داشته باشند که این همزیستی را در طول زمان طولانی تکامل داده است. با این حال، پروبست از طریق داده‌های توالی DNA کشف کرد که این گونه‌ها دو خوشه جداگانه را در قسمت‌های مختلف درخت تکاملی تشکیل می‌دهند.

گونه‌های مختلف ویژگی‌های مشابهی را توسعه می‌دهند

“با استفاده از فیلوژینومیک عناصر فوق‌العاده محافظت‌شده و بازسازی حالت‌های نیایی، ما نشان می‌دهیم که تغییرات از فرصت‌طلبانه به اجباراً همزیستی به طور مستقل در آمریکای جنوبی و میانه تکامل یافته است”، نویسندگان توضیح دادند.

این نشان می‌دهد که رابطه پیچیده دو بار به طور مستقل از اجداد غیرمتخصص در حدود سه میلیون سال پیش تکامل یافته است – یک مورد جذاب از تکامل همگرا.

“کاش می‌توانستم با یک ماشین زمان به عقب برگردم و آن را ببینم”، پروبست گفت. “شاید این محیط زیستی یا دسترسی به گیاهان بود که به این دوستی‌ها کمک کرد تا در وهله اول تکامل پیدا کنند.”

پروبست این پدیده را به عنوان “دژاووی تکاملی” توصیف می‌کند، جایی که گونه‌های مختلف به دلیل اشغال نیچ‌های اکولوژیکی مشابه، ویژگی‌های مشابهی را توسعه می‌دهند.

“جالب‌ترین بخش از مقاله ما این است که نشان می‌دهیم این نوع دوستی‌های مورچه-گیاه چندین بار به طور مستقل تکامل می‌یابند. این مثل این است که اگر اتفاق بیفتد، ممکن است دوباره اتفاق بیفتد اگر شرایط اکولوژیکی مناسبی فراهم شود.”

روابط پیچیده مورچه‌ها و درختان

نویسندگان همکار پروبست شامل جک لونگینو، حشره‌شناس معروف که به عنوان “مرد مورچه‌ای شگفت‌انگیز” شناخته می‌شود و مایکل برانستتر، محقق سابق دانشگاه یوتا در مدرسه علوم زیستی که اکنون با واحد تحقیقات حشرات گرده‌افشان وزارت کشاورزی ایالات متحده همکاری می‌کند، هستند. لونگینو به اهمیت یافته‌های پروبست اشاره می‌کند.

“کار رودولفو دو تکامل مستقل از یک رابطه پیچیده با گیاهان را آشکار کرد. این نشان می‌دهد که بلوک‌های سازنده برای ویژگی‌های بسیار متمایز یا پیچیده به راحتی در دسترس هستند و می‌توانند به سرعت در میان مجموعه‌های مختلف گونه‌ها هنگامی که شرایط فراهم شود، تکامل یابند.”

پروبست، محقق پسادکتری در مدرسه علوم زیستی و ابتکار تحقیقات علمی دانشگاه، همچنین دانشجویان کارشناسی را در تحقیقات خود در طول کار میدانی در کاستاریکا که توسط مرکز علوم آب و هوایی و سیاست ویکز دانشگاه یوتا تامین مالی شده، درگیر کرده است.

این گروه در ایستگاه سان جراردو در ذخیره‌گاه طبیعی جنگل ابدی کودکان (Bosque Eterno de los Niños) تحقیق انجام دادند.

تلاش‌های تحقیقاتی مستمر

با کمک مستمر از دانشجویان کارشناسی SRI، پروبست در حال حاضر هدف دارد تا توالی‌یابی کامل ژنوم را برای شناسایی ژن‌های دخیل در همزیستی مورچه-گیاه انجام دهد و به عمق بیشتری در پدیده‌ای که قرن‌ها مورد توجه طبیعت‌گرایان بوده است، فرو رود.

این تحقیق نه تنها درک ما از همزیستی مورچه-گیاه را افزایش می‌دهد بلکه نقش تکامل همگرا در توسعه روابط اکولوژیکی پیچیده را نیز برجسته می‌کند.

با مطالعه این تعاملات پیچیده بین گونه‌های مختلف، دانشمندان می‌توانند بینش‌های جدیدی در مورد سازوکارهای تطبیقی که به تنوع زیستی و شبکه پیچیده زندگی در اکوسیستم‌های گرمسیری دامن می‌زنند، کسب کنند.

یافته‌های پروبست اهمیت ادامه تحقیقات و تلاش‌های حفاظتی برای حفاظت از این روابط همزیستی قابل توجه و اکوسیستم‌های پیچیده‌ای که آنها حمایت می‌کنند را برجسته می‌کند.