Mravlja poljoprivreda

Ovaj esej je adaptacija teksta iz moje knjige Svetac i grešnik (Akademska knjiga, Novi Sad, 2018).

Poljoprivreda se u evoluciji pojavila prvi put prije oko 50 miliona godina. Izumitelji poljoprivrede su bili insekti – mravi i termiti. Najpoznatije poljoprivrednice među mravima su “listorezačice” – mravi iz rodova Atta i Acromyrmex. Žive na prostorima Južne i Srednje Amerike i u južnim dijelovima SAD. Listorezačice isjecaju komadiće listova sa šumskog drveća i transportuju ih u mravlji metropolis na preradu. Izgledaju kao da nose suncobrane. U Teksasu i Lujziani lokalno stanovništvo ih zove “mravi sa suncobranima”.

Mravi sa suncobranima (Video: Dr Morley Read/Shutterstock)

Ako pogledate pažljivije gornji video klip primjetićete da na zelenim listovima sjede mnogo manje verzije mrava, mravi pigmejke (od 10-te sekunde do kraja klipa). Minijaturne sestre služe kao tjeračice mušica. Mravlje kolone su privlačne za opasne parazitske mušice. One se kao lovci-bombarderi spuštaju prema nosačima listova. Ako ih ništa ne spriječi na vratove listorezačica će položiti malena jajašca. Iz njih će se izleći crvi i početi da jedu mravlje tkivo. Zaražene listorezačice će sasvim sigurno umrijeti. Ali, mravi pigmejke su odlični lovci na mušice. Stoje na komadima listova i svojim nogama i vilicama vješto odbijaju lovce bombardere.

Dalje istraživanje kolona će vas neizostavno voditi prema gnijezdu – mravljem metropolisu. Kolone listorezačica mogu biti duge 50 m, 100 m, zavisno od nalazišta svježe zelene biomase. Autoput kojim kolona listorezačica putuje je vrhunski. Očišćen je od svih prepreka na tlu, vegetacije i raspadajućeg biljnog materijala. A onda se pred vama ukaže gnijezdo. Milionski metropolis čiji je veliki dio pod zemljom. Možete da vidite samo njegovu kružnu kupolu od izbačene zemlje visine do 2 metra. Pod zemljom su listorezačice iskopale hiljade soba veličine ljudske glave. Sobe su povezane ogromnom mrežom tunela. Neke sobe su toliko velike da imaju zapreminu do 50 litara.

Sobe u podzemnom metropolisu povezane tunelima poslije otkopavanja (YouTube screenshot)

Da možete da zavirite u sobe tamo biste otkrili neobičan sadržaj. Mekanu sivu masu kojom su oblijepljeni zidovi soba. Zidovi su konstruisani tako da imaju maksimalnu površinu po jedinici zapremine. Siva masa na zidovima ima kašastu konzistencuju. Pravi se od fragmenata listova koje listorezačice konstantno donose u metropolis. Sažvaću zelenu masu, ispljunu je i zalijepe za zid. Na ovoj lisnatoj kaši rastu specijalne gljivice u obliku hifa. Gljivice se hrane zelenom kašom. Kada u potpunosti prerade zelenu biomasu gljivice postaju hrana za cijeli metropolis. Prosječna površina metropolisa je 50 m² a dubina je do 8 metara. Da su listorezačice ljudi pravljenje njihovog metropolisa bi bio podvig ekvivalentan gradnji Kineskog zida.

Otkopavanje metropolisa (YouTube screenshot)

Mravi listorezačice, istinske poljoprivrednice, su izmislile metod za konverziju svježe vegetacije, materijala koji je za njihov digestivni sistem neupotrebljiv, u jestivi i hranjivi proizvod. U ovom procesu su otkrile i praktično neograničeni izvor hrane. Njihova zavisnost od gljivica je jedna od najuspešnijih simbioza svih vremena. Listorezačice su najznačajniji konzument lisnate biomase u tropskim dijelovima Amerike. Jedna odrasla kolonija mrava listorezačica konzumira količinu zelene biomase kao prosječna krava.

Mravlje baštovanstvo

Simbioza između mrava listorezačica i gljivica je stara oko 50 miliona godina. Prvi put se desila na području današnjeg Amazona. Odatle se proširila na sjever sve do Nju Džersija u SAD i rezultirala u preko 230 novih mravljih vrsta razasutih od Argentine do SAD. Sobe u mravinjacima u kojima rastu gljivice naučnici zovu gljivične bašte. One u stvari predstavljaju “organ” superorganizma za preradu hrane, njegov digestivni sistem. Mravi listorezačice su vjerovatno najuspješnije baštovanke među insektima. Njihov simbiont, gljivica, je iz roda Leucoagaricus. Najintenzivnije studirana vrsta iz ovog roda je Leucoagaricus gongylophorus. Proizvodi hranjive hife zvane gongilidije – hranu za cijeli metropolis. Ali, gljivično-mravlja simbioza uključuje i neke druge partnere. U ovaj kompleksni simbiontski ekosistem uključena su i neke bakterije.

Održavanje optimalnih uslova za simbiozu zahtijeva sofisticirane baštovanske vještine koje listorezačice nesumnivo posjeduju. Repertoar njihovih baštovanskih vještina uključuje: prepoznavanje i odstranjivanje nepoželjnih gljivica, zasijavanje korektnih gljivičnih micelija na svježu podlogu, fertilizacija podloge vlastitim fekalijama koje sadrže supstance za destimulaciju rasta nepoželjnih gljivica, korištenje antibiotika za spriječavanje rasta nepoželjnih gljivica i korištenje nekih hemikalija. Ovo su tipične vještine koje odlikuju njihove mnogo mlađe kolege, farmere i pljoprivrednike iz vrste Homo sapiens.

Baštovanske vještine su vezane za mravlju anatomiju. Naime, na središnjem dijelu tijela listorezačice posjeduju parove žlijezda koje luče antibiotsku tečnost. Biohemijska analiza tečnosti iz žlijezda je otkrila pravo bogatstvo. Tečnost sadrži slijedeće sastojke:

• Fenilacetična kiselina – spriječava bakterijski rast;
• Mirmikain – zaustavlja germinaciju spora stranih (ne-simbiotskih) gljivica;
• Indoleacetična kiselina – hormon koji stimuliše rast micelija simbiontske gljivice;
• Još dvadeset sastojaka koji imaju antimikrobsko dejstvo.

Interesanta je uporedna anatomska analiza mrava listorezačica sa drugim vrstama. Izgleda da listorezačice posjeduju najkrupnije antibiotske žlijezde. Najkrupnije žlijezde posjeduju najmanje listorezačice. U raspodjeli rada najmanje listorezačice imaju zadatak da vode računa o održavanju gljivične bašte. Održavanje gljivične bašte je komplikovan posao. Glavna opasnost je kontaminacija nepoželjnim bakterijama i gljivicama. Listorezačice nisu u stanju da spriječe kontaminaciju ali mogu da zaustave rast nepoželjnih mikroba i održavaju ih na niskom nivou koji ne predstavlja opasnost za normalan rast bašte. Glavno sredstvo koje koriste je smanjivanje pH nivoa u gljivičnoj bašti na oko 5. Ovaj pH nivo je optimalan za rast simbiontske gljivice ali je štetan za rast kontaminirajućih mikroorganizama. Smanjenje pH nivoa se postiže prskanjem antibiotske tečnosti iz žlijezda. Ne samo da ova tečnost ima antibiotska dejstva. Najveći broj sastojaka tečnosti su organske kiseline što znači da tečnost ima nizak pH.

Najveća opasnost za gljivične bašte dolazi od gljivice parazita iz roda Escovopsis. Ovaj parazit opstaje već 23 miliona godina zahvaljujući mravljim gljivičnim baštama. Najveći dio baštovanske aktivnosti je nesumnjivo posvećen kontroli ovog parazita. Parazit se kontroliše, ali samo donekle, lučenjem antibiotske tečnosti koja ima direktni efekat na spore ove gljivice i iniderktni efekat putem smanjivanja pH vrijednosti. Ali, novija istraživanja pokazuju da je glavno oružje u borbi sa parazitom treći član simbiontskog ekosistema, bakterija iz roda Pseudonodocardia. Bakterija luči supstancu poznatu pod imenom dentigerumycin, koja djeluje selektivno na Escovopsis i spriječava njegov dalji rast. Ova bakterija živi na tijelu mrava listorezača. Bakterijska aktivnost rezultira stvaranjem bijelih filamenata. Glava i trup listorezačica su često pokriveni ovim filamentima. Izgledaju kao da su pokrivene slojem bijele prašine.

Postoji još jedan način kontrole rasta parazitske gljivice Escovopsis. Tokom odstranivanja spora ovog parazita listorezačice ih sakupljaju i pohranjuju u tzv. infrabukalni džep u usnoj duplji. Sadržaj se poslije određenog vremena izbacuje iz infrabukalnog džepa na posebne lokacije van metropolisa. Izgleda da su antibiotske bakterije prisutne i u infrabukalnom džepu koji zahvaljujući njima postaje sterilizator za ubijanje spora nepoželjnih gljivica. Iz ovoga primjera se može procijeniti sofisticiranost mravljeg komunalnog sistema koji otkriva postojanje unutrašnjih sterilizatora kao i vanjskih deponija za odlaganje smeća.

Pored tri poznata simbiontska partnera, mrava listorezačica, gljivice Leucoagaricus gongylophorus i bakterije iz roda Pseudonodocardia, otkrivena su još dva. Jedan od njih je crna gljivica koja napada korisnu bakteriju i time pomaže Escovopsis. Peti partner je bakterija koja fiksira atmosferski azot i prevodi ga u amonijak. Sposobnost fiksiranja atmosferskog azota ima relativno mali broj biljaka mahunarki. U njihovom korjenskom sistemu žive bakterije za fiksiranje azota. Slično njima gljivične bašte fiksiraju azot preko bakterija.