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Cómo evolucionaron las plantas para hacer de las hormigas sus sirvientes


Las plantas son aburridas. Simplemente se sientan allí haciendo la fotosíntesis mientras los animales se divierten. ¿Derecha? No tanto. Eche un vistazo a las interacciones entre las hormigas y las plantas: las plantas han desarrollado características específicas para atraerlas a las hormigas, como néctar jugoso para que coman los insectos y espinas huecas para que se refugien.


Museo Field.

A cambio, las plantas usan hormigas para propagarse. Semillas e incluso actúan como guardaespaldas. Un nuevo estudio en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias analiza la historia genética de 1,700 especies de hormigas y 10,000 géneros de plantas, y los investigadores encontraron que la larga historia de hormigas y co-evolución de plantas comenzó con hormigas que se alimentan de plantas y plantas. Más tarde respondiendo evolucionando rasgos amigables con las hormigas.

“Mi interés principal es estudiar cómo han evolucionado las interacciones entre los organismos y cómo estas interacciones dan forma a su historia evolutiva. ¿Cuándo empezaron las hormigas a usar las plantas y cuándo empezaron a hacer las estructuras para que las hormigas las usaran?” dice Matt Nelsen, investigador postdoctoral del Field Museum y autor principal del estudio PNAS .

“Hay una serie de estructuras de plantas diferentes que son específicas para el uso de hormigas”, explica Nelsen, quien dirigió el estudio con sus colegas investigadores y coautores del Museo de Campo Rick Ree y Corrie Moreau. “Algunas plantas han desarrollado características que persuaden a las hormigas para que las defiendan del ataque de otros insectos e incluso mamíferos. Estas incluyen espinas huecas en las que las hormigas vivirán dentro, o néctar adicional en las hojas o tallos para que coman las hormigas. Algunas hormigas solo hacen trampa y toma el néctar y corre, pero algunos se quedarán y atacarán cualquier cosa que intente dañar la planta “, explica Nelsen. Otras plantas obtienen hormigas para ayudarlas a mover sus semillas, sobornándolas con paquetes de alimentos ricos unidos a semillas llamadas elaiosomas. “La hormiga recogerá la semilla y se la llevará, comerá el paquete de comida,

Cómo evolucionaron las plantas para hacer de las hormigas sus sirvientes.
Hormigas arbóreas que han evolucionado estrechamente con los árboles en los que viven. Crédito: (c) Field Museum, Corrie Moreau

Pero los científicos no estaban seguros de cómo comenzó la relación evolutiva entre las hormigas y las plantas. Si la evolución es una carrera de armamentos entre especies que desarrollan formas de beneficiarse de sus vecinos, entonces los científicos querían saber si las plantas o las hormigas dispararon el primer tiro. “Fue una pregunta de gallina y huevo, si las cosas comenzaron con el desarrollo de comportamientos de las hormigas para aprovechar las plantas o las estructuras que evolucionan para aprovechar las hormigas”, dice Ree, curadora de plantas en el Field Museum.

La historia de las hormigas y las plantas que evolucionan juntas se remonta a la época de los dinosaurios, y no es fácil distinguir de los fósiles cómo interactúan los organismos. “Hay muy pocos registros fósiles de estas estructuras en las plantas, y no se extienden muy atrás en el tiempo. Y hay toneladas de fósiles de hormigas, pero por lo general no muestran estos comportamientos de hormigas, no necesariamente vemos Una hormiga conservada en ámbar que lleva una semilla “, dice Nelsen.

Por lo tanto, para determinar la historia evolutiva temprana de las interacciones de las hormigas, Nelsen y sus colegas recurrieron a grandes cantidades de datos de ADN y bases de datos ecológicas. “En nuestro estudio, relacionamos estas características físicas y de comportamiento con los árboles familiares de hormigas y plantas para determinar cuándo las hormigas empezaron a comer y vivir de las plantas, y cuando las plantas desarrollaron la capacidad de producir estructuras que usan las hormigas”, explica Moreau, curador del Campo de hormigas.

Cómo evolucionaron las plantas para hacer de las hormigas sus sirvientes.
La espina hueca evolucionó para que las hormigas se refugiaran; a cambio, las hormigas protegen a la planta del ataque. Crédito: (c) Field Museum, Corrie Moreau

El equipo trazó un mapa de la historia de los rasgos amigables con las hormigas y del uso de las hormigas en estos árboles familiares, un proceso llamado reconstrucción del estado ancestral. Pudieron determinar cuándo las plantas empezaron a depender de las hormigas para la defensa y la distribución de semillas, y parece que las hormigas han confiado en las plantas durante más tiempo que las plantas han confiado directamente en las hormigas, ya que las plantas no evolucionaron estas estructuras especializadas hasta mucho después de que las hormigas hubieran Confiando en ellos para la alimentación y el hábitat.

“Algunas hormigas no usan directamente las plantas por mucho tiempo, mientras que otras dependen de ellas para el alimento, el hábitat de forrajeo y la anidación. Encontramos que para invertir plenamente en el uso de las plantas, las hormigas primero comenzaron a alimentarse de forma arbórea y luego incorporaron plantas a su dieta. , y luego desde allí, comenzaron a anidar en forma arbórea. Si bien este cambio gradual hacia una mayor dependencia de las plantas es intuitivo, aún nos sorprende “, dice Nelsen.

Y aunque ha habido una relación mutuamente beneficiosa entre las hormigas y las plantas a lo largo de los años, desde un punto de vista evolutivo, los grupos de hormigas que comen, se alimentan o anidan en las plantas no parecen estar mejor que aquellos que no lo hacen. “No vemos partes del árbol genealógico de la hormiga que incluye hormigas que dependen de las plantas para el alimento o el hábitat que se diversifican o crecen más rápido que las partes del árbol que carecen de estas interacciones”, dice Nelsen. “Este estudio es importante porque proporciona una visión de cómo evolucionaron estas interacciones generalizadas y complejas”.

Más información: Matthew P. Nelsen el al., “Las interacciones hormiga-planta evolucionaron a través de una interdependencia creciente”, PNAS (2018). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1719794115 

Referencia del diario: Actas de la Academia Nacional de Ciencias.  

Proporcionado por: Field Museum

Información de: phys.org


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