Landbrugsmyrer forædler også deres afgrøder – Institut for Plante- og Miljøvidenskab - Københavns Universitet

08. december 2014

Landbrugsmyrer forædler også deres afgrøder

Myrer

Siden landbrug blev opfundet for ca. 10.000 år siden er planter blevet fremavlet til de højtydende og hurtigt voksende afgrøder vi kender i dag. Vi mennesker var dog langt fra de første til se fordelene ved selv at producere vores mad, da myrer har gjort dette gennem 50 millioner år. En gruppe af Latinamerikanske myrer indsamler blade og genbruger deres egen afføring som gødning til at dyrke svampe, og har derved fremavlet specielle svampe på helt samme måde som os mennesker.

Forskere fra Københavns Universitet's, Institut for Plante og Miljøvidenskab og Center for Social Evolution ved Biologisk Institut, og Biologisk Institut ved Lunds Universitet, Sverige, kaster i et nyt studie lys over, hvordan myrerne har forædlet deres svampehave til en effektiv afgrøde der producerer næsten alt hvad de har brug for. Resultaterne offentliggøres i dag i det velansete tidsskrift Nature Communications og viser, at svampen producerer enzymer og livsnødvendige aminosyrer som myrerne ikke selv er i stand til at danne.

Bladskærermyrer og svampe i tæt samarbejde

Bladskærermyrer benytter avanceret svampe-bioteknologi for at kunne bruge blade til at dyrke de svampehaver, der udgør deres fødegrundlag. Bladene nedbrydes af en bred vifte af svampeenzymer, og for at optimere processen har svampehaven og myrerne fordelt arbejdsopgaverne imellem sig. Svampen producerer små opsvulmede strukturer, der fungerer som små madpakker med kulhydrater, fedtstoffer, svampeenzymer og uundværlige aminosyrer. Myrerne spiser disse madpakker og fodrer dem også til deres larver, der har brug for megen energi specielt lige inden de forpupper sig og metamorfoserer til voksne myrer. Svampehaven udgør således en ensidig men komplet diæt for myrerne.

Svampedyrkende myrer startede som “fredelige” dyrkere af nedfaldent organisk materiale da deres forfædre opfandt agerbrug. De mest avancerede svampedyrkende myresamfund har udviklet sig til aggressive bladskærende
planteædere. Disse bladskærermyrer forårsager omfattende tab af blade i naturlige økosystemer og koster latinamerikanske planteavlere mange millioner kroner i tabt udbytte.  Bladskærermyrer og svampehave udgør en effektiv nedbrydningsfabrik der dog også har en pris. Myrerne kan ikke leve uden deres svamp og har for eksempel i modsætning til de fleste andre myrer- og hvepsearter mistet evnen til selv at syntetisere aminosyren arginin. Dette gør dog ikke så meget, for det nye studie viser at svampehaven uden problemer kan producere denne aminosyre. Så selvom specialisering øger den gensidige afhængighed, har symbiosen som helhed vist sig at være utrolig robust idet disse myrer er alvorlige skadedyr og en stor udfordring at bekæmpe.

Effektiv udvikling gennem evolutionen

De helt unikke opsvulmede svampestrukturer kendes ikke fra nogen andre svampe og er i praksis blevet "fremelsket" af myrerne. Gennem millioner af år har svampedyrkende myrer og deres svampehave gensidigt påvirket hinanden for at optimere nedbrydningsprocessen af de blade myrerne henter. Dette har resulteret i de helt unikke tilpasninger, som den nyeste forskning nu har kortlagt. Post. Doc. Henrik H. De Fine Licht, som har ledet forskningen fra Lunds Universitet og Institut for Plante og Miljøvidenskab, KU, siger:

”Det nye studie viser, hvordan gensidig naturlig selektion har formet en hel specifik svampestruktur der nærmest kan anses for at være et organ til at blive spist af myrerne. Dette betyder at myrernes dyrkede svampe er vidt forskellige fra normale fritvoksende svampe i skovbunden ligesom landbrugets forskellige hvedesorter ikke har meget tilfælles med deres vildtvoksende slægtninge. Vi har nu fået en bedre forståelse af de gen- og proteintilpasninger, der styrer komplekse evolutionære tilpasninger, og vi regner med at sådanne indsigter kan være med til at inspirere vores egne bioteknologiske løsninger for bedre at kunne håndtere naturressourcer”.

Studier som disse er i høj grad interdisciplinære fordi de kombinerer indsigter fra organisme og evolutionsbiologi med avancerede molekylærbiologiske teknikker, så man kan forstå både hvordan biologiske tilpasninger virker og hvorfor de kom til via naturlig selektion og er derfor meget robuste.

Artikel

De Fine Licht, Henrik H., Boomsma, Jacobus J. & Tunlid, Anders. Symbiotic adaptation in the fungal cultivar of leaf-cutting ants. Nature Communications. Publiseret 1 December, 2014 

Kontakt

Postdoc Henrik Hjarvard de Fine Licht
Tel: +45 3532 0097
Mob: +45 6168 5769