แบคทีเรียเพิ่มสารอาหารให้กับพืชเชื้อราที่เลี้ยงเกษตรกรหกขาหลายล้านคน
ยังไม่มีหมูหรือไก่ แต่ฟาร์มอันกว้างใหญ่ที่มดตัดใบเลี้ยง เว็บสล็อต พืชเชื้อราของพวกมันอาจมีคนอาศัยในฟาร์มที่ถูกมองข้ามไปก่อนหน้านี้ นั่นคือแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน Adrián Pinto-Tomás นักนิเวศวิทยาด้านจุลินทรีย์จากมหาวิทยาลัยคอสตาริกาในซานโฮเซ กล่าวว่า มดตัดใบอย่างน้อยแปดชนิดมักอาศัยอยู่ร่วมกับแบคทีเรียที่จับไนโตรเจนจากอากาศและเปลี่ยนให้เป็นรูปแบบที่สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ได้ เขาและเพื่อนร่วมงานเสนอว่าผู้ช่วยแบคทีเรียเหล่านี้อาจอธิบายว่ามดเลี้ยงคนงานได้ถึง 8 ล้านคนในอาณานิคมเดียวโดยการเก็บเกี่ยวเศษใบที่ขาดไนโตรเจนและปล่อยให้เชื้อราเติบโตบนพวกมันได้อย่างไร
ทั้งเชื้อรา มด หรือสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อื่น ๆ ก็ไม่สามารถใช้ไนโตรเจนที่มีอยู่มากมายในบรรยากาศได้โดยตรง Pinto-Tomásและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ติดตามเส้นทางของไนโตรเจนผ่านรังมดและทดสอบผู้อยู่อาศัยเพื่อหายีนที่ทำงานในการจับสารอาหารจากอากาศ แบคทีเรียที่อาศัยโดยเฉพาะในสกุลKlebsiellaนักวิจัยรายงานใน วารสาร Science 20 พ.ย. ว่าสามารถให้ไนโตรเจนได้ประมาณ 45 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ในอาหารของมด
“ผมพบว่ามันน่าตื่นเต้นมาก” นักกีฏวิทยา Ted Schultz จากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของ Smithsonian ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. มดที่กำลังเติบโตเชื้อรากล่าว “ได้กลายเป็นระบบต้นแบบสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์และวิวัฒนาการร่วมกัน” Schultz กล่าว “การค้นพบนี้ทำให้ระบบมีความน่าสนใจและซับซ้อนมากขึ้น”
Shultz กล่าวว่า “ฉันเคยคิดว่านี่เป็นการทำงานร่วมกันแบบสองส่วนระหว่างมดกับเชื้อรา แนวความคิดในการจัดวางให้เป็นระเบียบเช่นนี้เคยถูกเขย่าขวัญมาก่อน ในปี 2542 ผู้เขียนร่วมคนหนึ่งในบทความฉบับปัจจุบันคือ คาเมรอน เคอร์รีแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน และเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอแนวคิดนี้ ซึ่งยังคงอยู่ภายใต้การถกเถียงว่า แบคทีเรียที่เติบโตในร่างกายของมดจะหลั่งสารฆ่าวัชพืชเพื่อป้องกันสวนเชื้อรา
เพื่อดูว่าชาวไร่มดมีปุ๋ยของตัวเองด้วยหรือไม่
นักวิจัยได้ใช้การทดสอบทางเคมีมาตรฐาน การลดสารอะเซทิลีน เพื่อค้นหากิจกรรมการตรึงไนโตรเจน วิธีการนี้ตรวจพบการตรึงไนโตรเจนในมวลเชื้อราด้วยจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องในสวน การทดสอบระดับโมเลกุลของ ยีน nifHซึ่งเข้ารหัสส่วนหนึ่งของเอ็นไซม์ตรึงไนโตรเจน ยืนยันว่าแบคทีเรียสามารถตรึงไนโตรเจนได้จริงเมื่ออาศัยอยู่ในอาณานิคมของมด
นักวิจัยกล่าวว่าแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้ปรากฏขึ้นในอาณานิคมมด 80 ส่วนใหญ่ซึ่งเป็นตัวแทนของมดตัดใบ Attini แปดชนิด การสุ่มตัวอย่างจำเป็นต้องขุดส่วนต่างๆ ของอาณานิคมในขณะที่ทหารมดรุมทึ้งออกจากพื้นดินเพื่อเฉือนผู้บุกรุก “พวกเขาสามารถตัดหนังได้” Garret Suen ผู้เขียนร่วม นักจุลชีววิทยาและนักขุดจาก UW–Madison กล่าว เขาสวมรองเท้ายางเพื่อเก็บมด
นักวิจัยกล่าวว่าการทำงานของแบคทีเรียนั้นเป็นประโยชน์ต่อมด เมื่ออาณานิคมของมดดูแลฟาร์มในห้องที่ปิดสนิทซึ่งมีไอโซโทปไนโตรเจนผสมพิเศษ ในที่สุดลายเซ็นของไนโตรเจนในบรรยากาศก็ปรากฏขึ้นในตัวมด
ในการวิเคราะห์แผนภูมิต้นไม้ตระกูลแบคทีเรีย สายพันธุ์ที่เพิ่งค้นพบนี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน รูปแบบนี้ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่แบคทีเรียอาจมีวิวัฒนาการร่วมกันในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านฟาร์มมด หากเป็นจริง นั่นจะเป็นการเปิดแนวการไต่สวนแนวใหม่เกี่ยวกับความอยู่ร่วมกันในสมัยโบราณนี้
นักนิเวศวิทยาการเกษตร Ford Denison จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในเซนต์ปอลกล่าวว่าเขาต้องการทราบว่าไนโตรเจนส่วนเกินนี้จะส่งผลต่อพืชและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในละแวกมดอย่างไร ผู้เขียนของการศึกษาเสนอว่าแบคทีเรียในฟาร์มมดสามารถเป็นตัวแทนของแหล่งไนโตรเจนคงที่ที่สำคัญในระบบนิเวศของพวกมัน เดนิสันเตือนว่ายังเร็วเกินไปที่จะพูด
นานก่อนที่ชาร์ลส์ ดาร์วินจะอธิบายวิวัฒนาการว่าเป็นการสืบเชื้อสายมาจากการดัดแปลง นักสัตววิทยาสังเกตเห็นว่าสัตว์มีโครงสร้างร่วมกัน ตัวอย่างเช่น มนุษย์ นก กิ้งก่า และปลา ล้วนมีกระดูกสันหลังที่ประกอบด้วยกระดูกสันหลังหลายชนิดที่ปกป้องไขสันหลัง แทนที่จะพัฒนาโครงสร้างที่ซับซ้อนนี้ตามกิ่งก้านวิวัฒนาการอย่างอิสระ ดาร์วินแนะนำว่าสัตว์เหล่านี้สืบทอดกระดูกสันหลังจากบรรพบุรุษร่วมกัน ซึ่งถูกปรับเปลี่ยนไปตามสายเลือดต่างๆ นั่นคือเหตุผลที่งูบางตัวมีกระดูกสันหลัง 400 ชิ้นและมนุษย์มี 33 ชิ้น
เมื่อนักวิทยาศาสตร์วาดต้นไม้วิวัฒนาการ พวกเขาเปรียบเทียบและเปรียบเทียบลักษณะต่าง ๆ เพื่อหาเบาะแสว่าสัตว์มีความสัมพันธ์กันอย่างไร โดยทั่วไปแล้ว นักชีววิทยามักชอบวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุด ซึ่งโดยปกติแล้วเชื้อสายส่วนใหญ่ที่แผ่ออกมาจากบรรพบุรุษร่วมกันจะมีลักษณะส่วนใหญ่ของบรรพบุรุษร่วมกัน แนวคิดเรื่องความเรียบง่ายนี้เรียกว่า Parsimony ได้ชี้แนะแนวความคิดเกี่ยวกับต้นกำเนิดของสัตว์มาเป็นเวลานาน
สัตว์ทั้งหมดที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันสืบเชื้อสายมาจากกลุ่มเซลล์ที่สามารถสื่อสารและเกาะติดกันได้เมื่อกว่า 800 ล้านปีก่อน เหตุการณ์นี้ดูเหมือนจะเคยเกิดขึ้นครั้งเดียว เช่นเดียวกับเหตุการณ์สำคัญอื่นๆ ในการวิวัฒนาการของสัตว์ เช่น การจัดระเบียบเซลล์ให้เป็นชั้นเนื้อเยื่อ คลอส นีลเส็น นักชีววิทยาจากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งเดนมาร์กในโคเปนเฮเกน และผู้เขียนหนังสือเรียนAnimal Evolutionกล่าว เว็บสล็อต
