تکامل گیاهان برای به خدمت گرفتن مورچه‌ها و سایر حشرات

به گمان بسیاری از ما گیاهان موجوداتی خسته‌کننده هستند. آن‌ها فقط یک جا نشسته‌ و فوتوسنتز می‌کنند! این در حالی است که حیوانات را موجودات بسیار سرگرم‌کننده‌ای می‌یابیم. البته این تفکر چندان هم درست نیست. نگاهی به تعاملات بین مورچه‌ها و گیاهان بیندازید؛ در گیاهان طی تکامل خصوصیاتی خاص ایجاد شده است که آن‌ها را برای مورچه‌ها جذاب می‌کند، مثل تولید شهدی که مورچه‌ها آن را دوست دارند و خارهای توخالی برای اینکه مورچه‌ها در آن سکنی گزینند.

در عوض، گیاهان از مورچه‌ها برای پراکنده کردن بذرها و حتی به‌عنوان نگهبان خود استفاده می‌کنند. در مطالعه‌ی جدیدی که در ژورنال Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است، تاریخچه‌ی ژنتیکی ۱۷۰۰ گونه مورچه‌ و ۱۰ هزار جنس از گیاهان مورد تجریه‌و‌تحلیل قرار گرفته است و پژوهشگران به این نتیجه رسیده‌اند که تاریخچه‌ی طولانی تکامل مرتبط با همِ مورچه و گیاه با چرا کردن مورچه‌ها روی گیاهان و سپس ایجاد صفات دوستانه برای مورچه‌ها در گیاه آغاز شده است. مت نلسن نویسنده‌ی مقاله می‌گوید:

من به‌دنبال این هستم که بدانم چگونه تعاملات بین موجودات تکامل پیدا می‌کنند و اینکه چگونه این تعاملات، تاریخچه‌ی تکاملی آن‌ها را شکل می‌دهند. چه زمانی مورچه‌ها شروع به استفاده از گیاهان کردند و چه زمانی گیاهان شروع به ایجاد ساختارهایی برای استفاده‌ی مورچه‌ها کردند؟ در برخی گیاهان ساختارهای متعددی وجود دارد که گیاه را برای استفاده‌ی مورچه‌ها مناسب می‌کند. در برخی از گیاهان نیز طی تکامل ویژگی‌هایی پدیدار شده است که مورچه‌ها را ترغیب می‌کند تا از گیاه در برابر حمله‌ی دیگر حشرات و پستانداران دفاع کنند.

گیاهی که طی تکامل دارای خارهای توخالی برای سرپناه گرفتن مورچه‌ها شده است. در عوض مورچه‌ها از گیاه در برابر حمله‌ی دیگر حشرات و پستانداران دفاع می‌کنند

نلسن توضیح می‌دهد:

این ساختارها شامل خارهای توخالی برای زندگی مورچه‌ها یا شهدی روی برگ‌ها و ساقه‌ها برای مصرف مورچه‌ها هستند. برخی از مورچه‌ها حیله‌ای پیاده کرده و شهد را بر برداشته و فرار می‌کنند؛ اما برخی در همان حوالی می‌مانند و به هر چیزی که بخواهد به گیاه آسیب برساند، حمله می‌کنند.

برخی گیاهان برای انتشار بذرهای خود از مورچه‌ها کمک می‌گیرند. روی بذر این گیاهان ساختاری غنی از چربی و پروتئینی (elaiosome) وجود دارد که موجب جذب مورچه‌ها می‌شود. مورچه‌ها دانه‌ها را برداشته و با خود می‌برند، بخش غذایی آن‌ها می‌خورند و بقیه را دور می‌اندازند؛ اغلب در منطقه‌ای غنی از مواد مغذی که رشد دانه در آن جا بهتر خواهد بود و از آن جایی که دانه از والدین خود فاصله پیدا می‌کند، نیازی نیست که بر سر منابع با هم رقابتی داشته باشند.

اما دانشمندان درمورد اینکه چگونه ارتباط تکاملی بین مورچه‌ها و گیاهان شکل گرفته‌است، چیزی نمی‌دانستند. آیا گیاهان برای اولین بار در جهت به خدمت گرفتن مورچه‌ها تکامل پیدا کردند؟ یا اینکه مورچه‌ها از گیاهان استفاده کردند؟

ری، کارشناس گیاهی موزه‌ی تاریخ طبیعی فیلد می‌گوید:

این یک سوال مرغ و تخم‌مرغ است که آیا این مورچه‌ها بودند که رفتارهایی در جهت بهره بردن از گیاهان توسعه دادند، یا اینکه اول گیاهان ساختارهایی برای سود رساندن به مورچه‌ها ایجاد کردند. تاریخچه‌ی تکامل توامان مورچه‌ها و گیاهان به زمان دایناسورها بر می‌گردد و این آسان نیست که از روی فسیل‌ها بگوییم موجودات چگونه با هم تعامل داشته‌اند.

بذر برخی از گیاهان طی تکامل دارای ساختاری غنی از چربی و پروتئین شده که موجب جذب مورچه ها می‌شود

نلسن می‌گوید:

رکوردهای فسیلی بسیار کمی از این ساختارها در گیاهان موجود است و در حالیکه مقادیر زیادی فسیل مورچه وجود دارد؛ ولی آن‌ها معمولا نشان‌دهنده‌ی رفتار مورچه‌ها نیستند؛ ما لزوما یک مورچه را که در حال حمل بذر در صمغ یک درخت فسیل شده باشد، نمی‌بینیم.مقاله‌های مرتبط:داروین، تکامل و انتخاب طبیعی دقیقا چه می‌گویندمورچه های آتشین برای فرار از سیل توفان هاروی، کلونی‌های شناور تشکیل دادند

برای مطالعه‌ی تارخچه‌ی تکاملی اولیه‌ی تعاملات بین مورچه و گیاه، نلسن و همکارانش از حجم زیادی از اطلاعات DNA و پایگاه‌های داده‌ای اکولوژیکی استفاده کردند. مورو از کارشناسان بخش مورچه موزه گفت:

ما ویژگی‌های رفتاری و فیزیکی را با شجره فامیلی مورچه‌ها و درختان ارتباط دادیم تا تعیین کنیم که چه موقع مورچه‌ها شروع به تغذیه و زیستن روی درختان کرده‌اند و چه زمانی گیاهان دارای قابلیت ایجاد ساختارهایی که مورچه‌ها از آن‌ها استفاده کنند، شدند.

پژوهشگران تاریخچه‌ی صفات دوستی با مورچه در گیاه و تاریخچه‌ی استفاده‌ی مورچه از گیاه را در خانواده این درختان مورد بررسی قرار دادند. آن‌ها توانستند زمانی را که گیاهان برای دفاع از خود و انتشار بذر، شروع به استفاده از مورچه‌ها کردند، مشخص کنند. ظاهرا اول این مورچه‌ها بوده‌اند که برای زندگی به گیاهان پناه آورده‌اند؛ چرا که این ساختارهای تخصصی در گیاهان، مدت‌ها پس از این که مورچه‌ها برای غذا و جا به گیاهان متکی شده بودند، پدید آمده است. برخی از مورچه‌ها به‌طور مستقیم استفاده‌ی زیادی از گیاهان نمی‌برند؛ اما برخی از آن‌ها برای غذا، چرا و آشیانه‌سازی به آن‌ها متکی هستند. نلسون می‌گوید:

ما دریافتیم که طی مسیر سرمایه‌گذاری روی گیاهان، مورچه‌ها ابتدا برای یافتن غذا به چرا روی درختان پرداخته‌اند. در ادامه آن‌ها این گیاهان را وارد رژیم غذایی خود کرده و سپس آغاز به آشیانه‌سازی در آن‌ها کرده‌اند.

اگرچه برای سال‌ها یک رابطه‌ی منفعتی متقابل بین مورچه‌ها و گیاهان وجود داشته است؛ ولی ظاهرا از دیدگاه تکاملی مورچه‌هایی که از گیاهان تغذیه و چرا می‌کنند یا در آن‌ها آشیانه می‌سازند، هیچ برتری نسبت به انواعی که این کارها را انجام نمی‌دهند، ندارند. نلسون می‌گوید:

در بخش‌هایی از شجره‌ی فامیلی مورچه‌ها که در آن مورچه‌های استفاده‌کننده از گیاه حضور دارند، ما هیچ‌گونه رشد یا تنوع بیشتری نسبت به بخش‌هایی که این اثرات متقابل را با گیاهان ندشته‌اند، نمی‌بینیم. در مجموع می‌توان گفت که این مطالعه، مطالعه‌ی مهمی است؛ زیرا دانشی در مورد اینکه چگونه این اثرات متقابل گسترده و پیچیده تکامل پیدا می‌کنند، فراهم می‌کند.