Mieren begonnen na meteorietinslag met boeren

Een Apterostigma collare-mier aan het werk in zijn schimmeltuin in Costa Rica.

Mieren die schimmeltuintjes aanleggen zijn tegenwoordig wijdverspreid, maar het fenomeen ontstond gedurende de evolutie slechts één keer: vlak na de meteorietinslag aan het einde van het Krijt.

Mieren begonnen zo’n 66 miljoen jaar geleden met het aanleggen van schimmeltuintjes om hun kolonie te voorzien van voedsel, vlak na de beruchte meteorietinslag die het leven op aarde grotendeels wegvaagde. Dat schrijft een internationaal team biologen 4 oktober in Science op basis van stamboomreconstructies. Volgens de onderzoekers waren de omstandigheden op aarde aan het einde van het Krijt ideaal voor het ontstaan van deze innige relatie. Door de inslag lag de aarde bezaaid met dood organisch materiaal, klaar om opgeruimd te worden. Een samenwerking tussen mieren die plantenmateriaal verzamelen en schimmels die het verwerken en de voedingsstoffen delen, zou dan een groot voordeel hebben.

Tegenwoordig zijn er in heel Noord-, Midden- en Zuid-Amerika honderden miersoorten die schimmellandbouw bedrijven. Hoewel de mieren er grofweg vier verschillende teelttechnieken op nahouden, is die van de bladsnijdermieren het meest geavanceerd. Met stukjes verse bladeren voorzien ze de schimmels in hun levensonderhoud, terwijl de mieren zelf eten van de zogeheten gongylidia: zwellingen van de schimmeldraden die een mengsel bevatten van onder meer koolhydraten, aminozuren, eiwitten en vitaminen. Mier en schimmel kunnen niet (meer) zonder elkaar; een obligaat mutualisme.

Hoewel schimmelkweek inmiddels wijdverspreid is onder mieren, zijn de samenwerkingsverbanden terug te leiden naar die ene oorsprong van 66 miljoen jaar geleden – met Leucocoprinus -schimmels als eerste partners. Tot die conclusie komen de onderzoekers door genetische data te analyseren van maar liefst 276 mier- en 475 schimmelsoorten. Wanneer ze vervolgens de verkregen twee evolutionaire stambomen naast elkaar leggen, rolt daar een tijdlijn uit die niet alleen de oorsprong van de schimmelkweek aanwijst, maar ook de sleutelmomenten in de miljoenen jaren daarna.

Een daarvan was het moment dat de schimmels zodanig genetisch waren aangepast, dat hun fitness in de mierenkolonie hoger was dan daarbuiten. Volledige domesticatie, noemen de onderzoekers dat, waarvan de oorsprong blijkt te liggen op 27 miljoen jaar geleden. Het klimaat in Zuid-Amerika veranderde toen drastisch: natte, tropische bossen raakten versnipperd en maakten plaats voor drogere habitats, zoals beboste savannes en graslanden. Toen mieren hun schimmels meenamen naar de drogere gebieden, isoleerden ze de schimmels van hun wilde voorouderlijke populaties. De geïsoleerde schimmels werden volledig afhankelijk van de mieren om te overleven, wat de basis legde voor het complexe landbouwsysteem zoals die van hedendaagse bladsnijdermieren.

‘Dit is verreweg de grootste en meest complete analyse die er is van de evolutie van mierenlandbouw, en het resultaat van tientallen jaren onderzoek. Mooi werk, want deze stambomen zijn een stuk accurater dan die we hiervoor hadden. Daardoor lukt het de onderzoekers ook om de oorsprong van schimmelkweek te koppelen aan bijvoorbeeld de meteorietinslag, wat een heel plausibel verhaal is’, oordeelt Duur Aanen, evolutiebioloog in Wageningen. ‘Het laat ook mooi zien hoe zeldzaam het fenomeen is: schimmelkweek is maar een keer ontstaan binnen de mierenfamilie. Wel hebben de vele soorten die van deze voorouder afstammen vervolgens nog driemaal een andere schimmel gedomesticeerd.’