Ketika manusia mulai bercocok tanam sekitar 12.000 tahun yang lalu, mereka mengubah masa depan spesies kita selamanya. Nenek moyang kita adalah pelopor ekologis, yang menemukan dan mengolah tanaman yang paling berharga, meningkatkan mereka untuk memberi makan seluruh masyarakat dan mengubah tanaman liar secara mendasar sehingga mereka menjadi tergantung pada manusia untuk kelangsungan hidup mereka. Pertanian, dalam kata-kata Proyek Genografi National Geographic, "menabur benih untuk zaman modern."
Konten terkait
- Mempelajari Semut "Hidung" Dapat Menyebabkan Penolak Serangga yang Lebih Baik
- Bagaimana Manusia Membantu Semut Menyerbu Dunia
- Apakah Semut Petani Pertama di Dunia?
Tetapi manusia terlambat ke permainan. Pada saat nenek moyang kita telah meluncurkan Revolusi Neolitikum yang mengubah dunia, semut telah menanam jamur di hutan hujan Amerika Selatan selama 60 juta tahun. Penyihir pertanian kecil ini menggunakan teknik canggih yang menyaingi kita — termasuk tanaman domestik yang saat ini tidak dikenal di alam dan juga tidak dapat bertahan hidup tanpa pembudidaya mereka.
Sekarang para peneliti Smithsonian telah menentukan kapan — dan mungkin mengapa — semut mengembangkan teknik pertanian yang luar biasa ini. Dengan menciptakan pohon evolusi semut pertanian jamur, mereka melaporkan bahwa revolusi dalam pertanian semut mungkin didorong oleh perubahan dramatis dalam iklim sekitar 30 juta tahun yang lalu. Selain itu, sistem pertanian yang muncul dari revolusi itu mungkin masih memiliki beberapa pelajaran bagi manusia saat ini.
Saat ini, sekitar 240 spesies semut attine — pemotong daun di antara mereka — diketahui bertani jamur di Amerika dan Karibia. Tanaman bawah tanah mereka menjadi bahan bakar kompleks, masyarakat berbasis pertanian yang tidak hanya berkelanjutan dan efisien, tetapi juga tahan terhadap penyakit dan hama. Para petani kecil ini disatukan oleh strategi yang sama: Mereka mencari-cari sedikit vegetasi, tetapi jangan memakannya. Sebagai gantinya, mereka menggunakannya untuk memelihara jamur berharga mereka, yang mereka tanam dalam skala industri.
Dalam kasus ini, jamur benar-benar terisolasi di kebun bawah tanah, sering terletak di habitat yang kering dan tidak ramah di mana kerabat liar mereka tidak dapat bertahan hidup. Mereka juga tidak dapat melarikan diri, yang berarti jamur liar dan domestik tidak bisa berkumpul dan bertukar gen. Sebagai hasil dari isolasi ini, jamur peliharaan telah berevolusi dalam kodependensi lengkap dengan petani semut mereka. Untuk bagian mereka, semut sangat bergantung pada tanaman mereka sehingga ketika seorang putri ratu menemukan koloni baru, ia membawa sepotong kebun jamur ibunya untuk memulai sendiri.
"Jamur yang mereka tanam tidak pernah ditemukan di alam liar, mereka sekarang benar-benar bergantung pada semut, " jelas entomolog Ted Schultz, kurator semut di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian. “Itu seperti banyak tanaman kami. Kami mengolah hal-hal yang sangat dimodifikasi sehingga mereka ada dalam bentuk yang tidak lagi ditemukan di alam liar. ”
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan 12 April di jurnal Proceedings of Royal Society B, Schultz dan rekan-rekannya menggunakan alat genomik baru untuk mengungkap akar pengaturan yang tidak biasa ini. Schultz dan timnya menciptakan pohon keluarga evolusi semut pertanian jamur, mengetuk penyimpanan data genetik untuk 78 spesies semut petani jamur dan 41 spesies semut non-pertanian. Sebagian besar dikumpulkan oleh Schultz sendiri selama beberapa dekade di lapangan.
Para peneliti menggunakan catatan genetik ini — yang mencakup sekuens DNA lebih dari 1.500 situs genom untuk setiap spesies — untuk berunding mundur dari spesies yang hidup dan mengidentifikasi leluhur bersama garis keturunan semut saat ini. Mereka memperkuat data genetik ini dengan beberapa fosil semut kunci, yang digunakan untuk membantu mengkalibrasi tanggal untuk perubahan yang mereka temukan dalam analisis DNA mereka.
Dengan data ini, Schultz dapat terurai ketika spesies semut ini membuat kemajuan evolusioner kunci menuju pertanian yang lebih maju — serta mengemukakan teori mengapa.
Ted Schultz, kurator semut di Museum Nasional Sejarah Alam Smithsonian, memegang sarang lab dari semut yang tumbuh jamur rendah sambil berdiri di sebelah sarang lab semut yang tumbuh lebih tinggi dari jamur. (JamesDiLoreto / Smithsonian) Data DNA menunjukkan bahwa lompatan ini bertepatan dengan perubahan dramatis dalam iklim kuno. Semut tampaknya telah mengembangkan sistem pertanian canggih mereka beberapa saat setelah peristiwa pendinginan global mulai menurunkan suhu di seluruh dunia sekitar 35 juta tahun yang lalu. Pergeseran yang dihasilkan dari hutan hujan basah leluhur pemburu-pengumpul mereka ke lingkungan pengering, tulis para peneliti, mungkin telah memicu inovasi pertanian ketika semut mempertahankan kondisi terkendali untuk menjaga kebun jamur mereka tumbuh.
"Sepertinya nenek moyang dari semut yang lebih tinggi dan tumbuh jamur itu hidup di habitat kering atau musiman kering, " kata Schultz. "Jadi, jika semut menanam jamur yang menyukai habitat basah, dan memindahkannya ke habitat yang kering, itu seperti manusia yang mengambil salah satu dari jinak mereka di luar jangkauan aslinya."
“Umumnya ketika kita mendomestikasi hal-hal yang kita mengisolasi mereka dalam plot dan memanen benih dari yang paling kita sukai, dan terus menanam benih itu, ” lanjutnya. "Jika Anda memiliki jamur yang semua kerabatnya tinggal di hutan basah, dan Anda membawanya ke habitat yang kering, ia tidak dapat melarikan diri lagi ... Seiring waktu, terisolasi selama ratusan ribu atau jutaan tahun, itu cukup bagus kesempatan untuk domestikasi. "
Tetapi bukan hanya jamur yang mengalami transformasi. Pada saat yang sama, garis keturunan semut mulai terdiversifikasi secara signifikan. Genom mereka bergeser selama perpindahan dari berburu-mengumpulkan ke pertanian, dan lagi ketika bentuk-bentuk pertanian jamur yang lebih tinggi diadopsi. Schultz dan rekannya mencatat dalam penelitian sebelumnya bahwa semut kemungkinan kehilangan kemampuan untuk membuat asam amino utama, arginin, karena mereka memiliki sumber yang siap dalam jamur — dan sekarang menjadi tergantung pada sumber itu.
Ahli mikologi yang mempelajari sistem yang sama mungkin melihatnya sebagai sistem di mana jamur menggunakan semut, bukan sebaliknya. “Ini mungkin kedengarannya buruk bagi jamur, tetapi itu juga bermanfaat bagi mereka. Semua kebutuhan mereka cenderung, ”kata Diana Six, ahli entomologi dari University of Montana. "Saya pikir jamur benar-benar memanipulasi situasi juga."
Six, yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menambahkan bahwa Schultz dan rekan-rekannya mampu membongkar cerita evolusi yang kompleks yang tidak mendukung banyak asumsi sebelumnya — yaitu, bahwa evolusi jamur yang menyukai kelembaban akan didorong oleh tekanan. di hutan hujan lembab tempat mereka tinggal. "Gagasan bahwa dengan simbiosis ini harus ada sesuatu yang menegakkan kekhususan itu, dan isolasi itu telah menyebabkan ketergantungan ekstrem ini ... Itu benar-benar masuk akal, " kata Six. "Tetapi orang perlu berpikir sedikit di luar kotak untuk menemukan jawaban seperti itu."
Pertanian semut yang maju, seperti yang Anda duga, berbeda dari upaya manusia dalam beberapa cara yang jelas (lebih sedikit traktor, untuk satu). Namun Schultz percaya bahwa kita dapat belajar satu atau dua hal dengan mengamati bagaimana salah satu dari sedikit spesies pertanian lainnya — termasuk rayap, kumbang, dan lebah — mengolah hasil panen mereka.
Misalnya: Seperti beberapa petani industri, semut petani jamur menanam satu jenis tanaman. Namun, mereka berhasil melakukannya tanpa menyerah pada musuh seperti penyakit atau hama yang mengancam tanaman manusia ketika mereka kehilangan keragaman genetik. Semut mencapai prestasi luar biasa ini dengan menjaga kamar taman bawah tanah mereka bersih untuk membatasi kemungkinan penyakit, dan dengan menghasilkan semacam antibiotik alami yang bertindak sebagai pestisida, melawan jamur parasit yang mengancam sumber makanan mereka.
Strategi-strategi ini secara efektif mengendalikan patogen tetapi tidak melenyapkannya seperti yang cenderung dilakukan manusia, kadang-kadang tanpa sengaja. Alih-alih, semut telah mencapai keseimbangan berkelanjutan yang sebaiknya dilakukan manusia dengan baik, kata Schultz.
"Mereka menumbuhkan monokultur, tetapi ada semua jenis bakteri dan mikroba lain yang mungkin jinak atau bahkan bermanfaat, " kata Schultz. "Ini seperti ekosistem kecil yang mereka tanam." Demikian pula, dalam pertanian manusia, "ketika kita menanam tanaman, kita tidak hanya menanam sesuatu seperti jagung, " tambahnya. "Kami juga menanam semua mikroba di dalam tanah, dan mungkin ada campuran mikroba ekologis yang optimal yang terbaik untuk tanah yang sehat dan jagung yang sehat."
Tempat koloni semut di ekosistem lokal yang lebih besar juga dapat mengadakan beberapa pelajaran bagi petani manusia, catat Schultz. Bayangkan koloni pemotong daun sebagai satu vertebrata besar yang merumput: berat gabungan koloni mirip dengan yang dikatakan sapi, dan dapat mengkonsumsi jumlah vegetasi lokal dalam jumlah yang sama selama periode waktu yang sama.
"Mengapa mereka tidak menghapus semua vegetasi di suatu daerah dan harus pindah?" Tanyanya. Salah satu alasannya adalah bahwa vegetasi lokal juga telah berevolusi selaras dengan koloni. Sebuah pohon yang sedang digembalakan sampai mati oleh semut mungkin mulai mengekspresikan racun yang membuat daunnya tidak enak terhadap jamur semut, menyebabkan mereka bergerak sehingga pohon dapat beregenerasi.
“Mereka tidak melakukannya dengan sengaja; tidak seperti mereka secara sadar memilih untuk tidak memusnahkan pohon, "tambahnya." Tetapi seluruh ekosistem lokal dan semua organisme di dalamnya telah berevolusi menjadi semacam keadaan stabil, yang menghasilkan jenis pertanian berkelanjutan seperti ini. "Dari yang terkecil di antara kita, tampaknya, pelajaran yang lebih besar dapat muncul.
