cnBeta.COM - 中文业界资讯站 ( ) • 2023-04-01 21:45

蚂蚁几乎无处不在。有超过14,000个不同的物种分布在除南极洲以外的每一个大陆,研究人员估计,地球上有超过四千万亿只蚂蚁个体。但是蚂蚁是如何进化到占领世界的,仍然是一个谜。

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在《进化通讯》杂志的一项新研究中,科学家们利用化石、DNA和现代物种的栖息地偏好数据的组合来拼凑蚂蚁和植物在过去6000万年中是如何一起进化的。他们发现,当开花植物从森林中蔓延开来时,蚂蚁也随之而来,拉开了今天成千上万的蚂蚁物种的进化序幕。

"当你环顾今天的世界,你可以看到几乎每个大陆上的蚂蚁都占据着所有这些不同的栖息地,甚至这些栖息地的不同维度--有些蚂蚁生活在地下,有些生活在树冠上。"芝加哥菲尔德博物馆的研究科学家、该论文的主要作者马修-内尔森(Matthew Nelsen)说:"我们正试图了解它们如何能够从单一的共同祖先中实现多样化,以占据所有这些不同的空间。"

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一只切叶蚁,是今天活着的14000多个物种中的一个。资料来源:马修-内尔森的照片

科学家们已经知道,蚂蚁和开花植物,即被子植物,都起源于大约1.4亿年前,随后变得更加普遍并传播到新的栖息地。内尔森和他的同事想找到证据,证明这两个群体的进化路径是相通的。

为了找到这种联系,Nelsen和他的合作者(康奈尔大学的Corrie Moreau、斯坦福大学的Kevin Boyce和菲尔德博物馆的Richard Ree)比较了1400个现代蚂蚁物种居住的气候,包括温度和降水的数据。他们根据遗传信息和保存在琥珀中的蚂蚁化石,将这些信息与按时间比例重建的蚂蚁家族树相结合。许多蚂蚁的行为,比如它们在哪里筑巢以及它们生活在什么样的栖息地,似乎在它们的物种血统中根深蒂固,以至于科学家能够根据它们的现代亲属对史前蚂蚁的生活做出相当准确的猜测。这些数据,当与有关植物的类似信息配对时,有助于使早期蚂蚁的世界成为焦点。

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蚂蚁从植物的花外蜜处饮水,这是蚂蚁与植物之间许多重要的互动之一。资料来源:马修·内尔森的照片

大约6000万年前,蚂蚁主要生活在森林中,在地下筑巢。内尔森说:"大约在这个时候,这些森林中的一些植物进化到通过它们叶子上的小孔呼出更多的水蒸气--它们使整个地方变得更加潮湿,所以环境变得更像雨林。在这种更潮湿的环境中,一些蚂蚁开始将它们的巢穴从地下移到树上(它们也不是唯一移到树上的,青蛙、蛇和附生植物,类似于我们今天的凤梨和空气植物,也在这一时期移到树上,帮助创造新的树栖社区)。"

生活在这些森林中的一些开花植物开始向外扩散,逐步进入更干旱的地区,并适应在更干燥的条件下生长。内尔森和他的同事的工作表明,当开花植物离开森林时,一些蚂蚁也跟着离开。这些植物可能以食物的形式为蚂蚁提供了一种激励。内尔森说:"其他科学家已经表明,这些干旱栖息地的植物正在演化出为蚂蚁获得食物的方式--包括像油质体 - 附着在许多植物物种的种子上的肉质结构。而当蚂蚁取走种子以获得它们时,它们会帮助散播种子:这对母体植物来说是一种胜利。"

研究人员说,通过展示植物如何帮助塑造蚂蚁的进化和传播,在我们所面临的气候和生物多样性危机中尤为重要。

内尔森说:"这项研究显示了植物在塑造生态系统方面发挥的重要作用。植物群落的转变--比如我们看到的那些作为历史和现代气候变化的后果--可以连带影响依赖这些植物的动物和其他生物。"