개미 농업은 공룡을 멸망시킨 소행성 충돌 이후 6600만 년 전에 시작되었습니다.

인간이 수천 년 전에 농사를 짓기 시작했을 때, 농업은 이미 수백만 년 전부터 존재했습니다. 사실, 몇몇 동물 혈통은 인간이 종으로 진화하기 오래 전부터 스스로 식량을 재배해 왔습니다.

새로운 연구에 따르면, 개미 군집은 6,600만 년 전 소행성이 지구에 충돌했을 때 균류를 재배하기 시작했습니다. 이 충돌로 인해 전 세계적으로 대량 멸종이 발생했지만 균류가 번성하기에 이상적인 환경도 조성되었습니다. 혁신적인 개미가 균류를 재배하기 시작하여 2,700만 년 전에 더욱 긴밀하게 얽힌 진화적 파트너십을 만들어 오늘날까지 이어지고 있습니다.

오늘 10월 3일 Science 저널에 발표된 논문에서 스미소니언 국립자연사박물관의 과학자들은 수백 종의 균류와 개미의 유전적 데이터를 분석하여 자세한 진화적 나무를 만들었습니다. 연구자들은 이러한 나무를 비교하여 개미 농업의 진화적 타임라인을 만들고 개미가 처음으로 균류를 재배하기 시작한 시기를 정확히 알아낼 수 있었습니다.

"개미는 인간이 존재한 것보다 훨씬 오래 전부터 농업과 곰팡이 농사를 해왔습니다." 박물관의 개미 큐레이터이자 새로운 논문의 주저자인 곤충학자 테드 슐츠가 말했다. "우리는 지난 6,600만 년 동안 이 개미들의 농업적 성공에서 무언가를 배울 수 있을 것입니다."

아메리카와 카리브해에 서식하는 거의 250종의 개미가 균류를 재배합니다. 연구자들은 이 개미들을 재배 전략에 따라 4가지 농업 시스템으로 분류합니다. 잎절단개미는 고등 농업으로 알려진 가장 진보된 전략을 실행하는 개미 중 하나입니다. 이 개미는 신선한 식물 조각을 수확하여 균류에 영양을 공급하고, 균류는 다시 공길리디아라고 불리는 개미의 먹이를 재배합니다. 이 먹이는 수백만 마리에 달할 수 있는 복잡한 잎절단개미 군집에 연료를 공급하는 데 도움이 됩니다.

슐츠는 35년 동안 개미와 균류의 진화적 관계를 연구했습니다. 그는 중남미 지역에서 30회 이상의 탐험을 수행하여 야생에서 이러한 상호작용을 관찰했으며, 박물관의 연구실에서 잎절단개미와 기타 균류 농사 개미 군집을 키웠습니다. 수년에 걸쳐 슐츠와 동료들은 열대 지방 전역에서 개미와 균류의 유전자 샘플을 수천 개 수집했습니다.

이러한 샘플의 비축은 새로운 논문을 만드는 데 매우 중요했습니다.

"패턴을 실제로 파악하고 이 연관성이 시간에 따라 어떻게 진화했는지 재구축하려면 개미와 균류 품종의 샘플이 많이 필요합니다."라고 슐츠는 말했습니다.

연구팀은 샘플을 사용하여 475종의 균류(그 중 288종은 개미가 재배)와 276종의 개미(그 중 208종은 균류를 재배)에 대한 유전적 데이터를 시퀀싱했습니다. 이는 균류를 재배하는 개미에 대한 지금까지 조립된 가장 큰 유전적 데이터 세트입니다. 이를 통해 연구자들은 두 그룹의 진화적 나무를 만들 수 있었습니다. 야생 균류 종과 재배된 친척을 비교함으로써 연구자들은 개미가 특정 균류를 이용하기 시작한 시기를 파악하는 데 도움이 되었습니다.

데이터에 따르면 개미와 균류는 6,600만 년 동안 서로 얽혀 있었습니다. 이는 백악기 말에 소행성이 지구를 강타한 시기와 거의 같습니다. 이 대격변적 충돌로 대기가 먼지와 잔해로 가득 찼고, 이로 인해 태양이 가려지고 수년간 광합성이 불가능했습니다. 그 결과 대량 멸종으로 당시 지구상의 모든 식물 종의 약 절반이 멸종했습니다.

하지만 이 재앙은 곰팡이에게는 큰 도움이 되었습니다. 이 유기체들은 땅에 널려 있는 풍부한 죽은 식물을 소비하면서 번성했습니다.

"멸종 사건은 대부분 유기체에 큰 재앙이 될 수 있지만, 다른 유기체에게는 실제로 긍정적일 수 있습니다." 슐츠가 말했다. "백악기 말에 공룡은 잘 지내지 못했지만, 균류는 전성기를 누렸습니다."

이 기간 동안 번성한 많은 균류는 썩어가는 낙엽을 먹고 살았을 가능성이 높으며, 이로 인해 개미와 가까이 접촉하게 되었습니다. 이 곤충들은 풍부한 균류를 식량으로 활용했고, 멸종 사건에서 생명이 회복되는 동안에도 강인한 균류에 계속 의존했습니다.

새로운 연구에서는 개미가 고등 농업을 개발하는 데 거의 4천만 년이 더 걸렸다는 사실도 밝혔습니다. 연구원들은 이 진보된 관행의 기원을 약 2천7백만 년 전으로 거슬러 올라갈 수 있었습니다. 이때, 빠르게 냉각된 기후가 전 세계의 환경을 변화시켰습니다. 남미에서는 우거진 사바나와 초원과 같은 건조한 서식지가 습한 열대 우림의 넓은 지역을 파괴했습니다. 개미가 습한 숲에서 곰팡이를 꺼내 건조한 지역으로 가져갔을 때, 그들은 곰팡이를 야생 조상 개체군에서 분리했습니다. 분리된 곰팡이는 건조한 환경에서 살아남기 위해 개미에 전적으로 의존하게 되었고, 오늘날 잎절단개미가 실천하는 고등 농업 시스템의 방향을 설정했습니다.

"개미는 인간이 작물을 길들인 것과 같은 방식으로 이 균류를 길들였습니다." 슐츠가 말했다. "놀라운 점은 이제 우리가 고등 개미가 고등 균류를 처음 재배한 시기를 알 수 있다는 것입니다."

Schultz 외에도 새로운 논문에는 Jeffrey Sosa-Calvo, Matthew Kweskin, Michael Lloyd, Ana Ješovnik, Scott E. Solomon을 포함하여 National Museum of Natural History에 소속된 여러 공동 저자의 기여가 포함되었습니다. 이 연구에는 또한 University of Utah, Royal Botanic Gardens, Kew, University of California at Berkeley, US Department of Agriculture, São Paulo State University, Instituto de Investigaciones Científicas y Servicios de Alta Tecnología, Smithsonian Tropical Research Institute, University of Copenhagen, Emory University, McMaster University, Universidade Federal de Uberlândia, Arizona State University, University of Hohenheim, Louisiana State University에 소속된 저자가 포함됩니다.

이 연구는 미국 국립과학재단, 스미소니언, 메릴랜드 대학, 루이지애나 주 교육위원회, Sistema Nacional de Investigación, 코스모스 클럽 재단, 워싱턴 D.C. 탐험가 클럽, 상파울루 연구 재단, 브라질 연구 및 과학 개발 위원회, 브라질 연방 대학원 교육 지원 및 평가 기관, 큐 왕립식물원, 칼 자이스 재단의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241003145441.htm