La révolution agricole des fourmis date de 30 millions d’années

Avant les humains, les fourmis étaient parmi les premières à développer une forme d’agriculture sophistiquée sur les champignons.


Avant les humains, les fourmis étaient parmi les premières à développer une forme d'agriculture sophistiquée sur les champignons.
Une excavation d'une colonie de fourmis spécialisées dans l'agriculture de champignons - Crédit : Cauê Lopes. Ted Schultz, Smithsonian.

Des millions d’années avant que les humains découvrent l’agriculture, de vastes systèmes agricoles prospéraient sous la surface de la Terre. Les fermes souterraines, qui ont produit divers types de champignons, ont été cultivées et entretenues par des colonies de fourmis dont les descendants continuent à pratiquer l’agriculture aujourd’hui.

En traçant l’histoire évolutive de ces à champignons, les scientifiques du Musée national d’histoire naturelle du Smithsonian ont compris une transition importante dans l’évolution de l’agriculture des insectes. Cette transition a permis aux fourmis d’atteindre des niveaux de complexité plus élevés dans l’agriculture qui rivalisent avec les pratiques agricoles des humains. On peut citer la domestication des cultures qui ont été isolées de façon permanente de leurs habitats sauvages et donc dépendantes de leurs agriculteurs pour leur évolution et leur survie.

La nécessité des fourmis de créer une agriculture sophistiquée

Dans la revue Proceedings of Royal Society B, les scientifiques menés par l’entomologiste Ted Schultz, le conservateur des fourmis du musée, rapporte que la transition s’est produite probablement lorsque les fourmis ont commencé à vivre dans des climats secs où les champignons humides ne pouvaient pas survivre. La découverte provient d’une analyse génétique qui décrit les relations évolutionnaires des fourmis agricoles et non agricoles à partir d’habitats humides et secs dans tout le territoire néotropique.

On a trouvé environ 250 espèces de fourmis à champignons dans les forêts tropicales, les déserts et les prairies dans les Amériques et les Caraïbes et ces espèces se divisent en deux groupes en fonction du niveau de complexité de leurs sociétés agricoles qui peut être faible ou sophistiquée. Toutes les fourmis d’élevage commencent de nouveaux jardins fongiques quand la descendante d’une reine quitte le nid de sa mère pour créer le sien. Pendant ce déménagement, la emporte un morceau de champignon de la colonie d’origine pour commencer la ferme de la prochaine colonie.

L’agriculture primitive des fourmis

Dans les formes primitives de l’agriculture des fourmis, qui se produisent principalement dans les forêts tropicales humides, les cultures fongiques s’échappent parfois de leurs colonies de fourmis et retournent dans la nature. Les fourmis ouvrières regroupent parfois ces champignons d’élevage échappés dans la nature et elles les ramènent à leurs nids pour remplacer les cultures. Ces processus permettent un croisement entre des champignons sauvages et cultivés afin de limiter l’influence des fourmis ouvrières sur l’évolution de leurs cultures.

Chez les humains, nous voyons parfois que certaines cultures ont été tellement modifiées qu’elles ne peuvent plus se reproduire à l’état sauvage. Et dans la même optique, certaines espèces de champignons sont devenues tellement dépendantes de leur relation avec les fourmis agricoles qu’on ne les trouve jamais en dehors de l’environnement agricole crée par les fourmis. Ces fourmis agricoles cultivent des cultures extrêmement domestiquées et cela crée une agriculture très sophistiquée. On a de vastes communautés qui travaillent ensemble par la division du travail afin de fertiliser leurs cultures de champignons, éliminer les déchets, garder les agents pathogènes à distance et maintenir des conditions de croissance idéales.

Une culture des champignons totalement dépendante des fourmis

Ces sociétés sophistiquées de fourmis agricoles pratiquent une agriculture durable et industrielle depuis des millions d’années selon Schultz. L’étude de leur dynamique et de leurs relations avec leurs partenaires fongiques peut nous donner des pistes intéressantes pour améliorer nos propres pratiques agricoles. Les fourmis ont développé une agriculture qui fournit la nourriture nécessaire à leur société en utilisant une culture résistante aux maladies, aux parasites et aux sécheresses à une échelle et à un niveau d’efficacité qui rivalise avec l’agriculture humaine.

Aujourd’hui, de nombreuses espèces de fourmis agricoles sont menacées par la destruction de l’habitat et dans le cadre de ses études, Schultz collecte des spécimens sur le terrain et les préserve au musée pour les futures études génomiques. Dans l’étude actuelle, ce chercheur et ses collègues ont comparé les génomes de 119 espèces de fourmis modernes dont la plupart ont été recueillies sur le terrain.

À l’aide de nouveaux outils génomiques, les scientifiques ont comparé des séquences d’ADN de plus de 1 500 sites de génome pour 78 espèces de champignons et 41 espèces non champignons. Leur analyse clarifie le parent le plus proche des fourmis chez les champignons et elle permet à Schultz de commencer à examiner les origines géographiques de ces espèces. Cela permet de comprendre les conditions où ce type de traits a émergé. Dans cette étude, l’équipe était intéressée par l’époque où les fourmis ont commencé à pratiquer une agriculture sophistiquée qui signifie une agriculture qui est totalement dépendante des fourmis.

Le climat sec a incité les fourmis à sophistiquer leur agriculture

Selon l’arbre évolutionnaire des chercheurs, les premières fourmis à passer à une agriculture sophistiquée vivaient probablement dans un climat sec ou saisonnier. La transition semble avoir eu lieu il y a environ 30 millions d’années qui est une période où la planète se refroidissait et que les zones sèches étaient plus fréquentes. Les champignons, qui ont évolué pour vivre dans des forêts humides, n’auraient pas pu survivre dans ce climat changeant. Mais si vos fourmis évoluent pour s’adapter à un habitat sec alors le champignon n’a pas trop de souci à se faire selon Schultz.

Les humains, qui vivent dans un climat sec ou tempéré, peuvent cultiver des plantes tropicales dans une serre et de la même manière, les fourmis agricoles maintiennent soigneusement l’humidité dans leurs jardins fongiques. Si cela devient trop sec, alors les fourmis collectent de l’eau pour humidifier leurs champs selon Schultz. Si les champs sont trop humides, alors elles réduisent cette humidification. Donc, même lorsque les conditions sur la surface deviennent hostiles, les champignons peuvent prospérer dans le sous-sol avec des chambres climatisées entièrement crée par une colonie agricole de fourmis.

Dans cette situation, les champignons peuvent devenir dépendants de leurs fourmis et ils incapables de s’échapper du nid et de se propager dans la nature. Si vous avez été transporté dans un habitat sec, alors votre destin va correspondre au destin de la colonie dans laquelle vous vous trouvez selon Schultz. À ce moment-là, vous êtes lié dans une relation inextricable avec ces fourmis.

Schultz conclut que les conditions présentes au cours de cette transition évolutionnaire illustrent comment un organisme peut être domestiqué même si ses agriculteurs ne sélectionnent pas précisément les caractéristiques qu’ils veulent obtenir. C’est la même chose chez les humains lorsqu’ils domestiquent une culture. Mais cet isolement crée une opportunité pour les espèces cultivées d’évoluer indépendamment des espèces sauvages en adoptant de nouveaux traits.

Source : Proceedings of Royal Society B (http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2017.0095)

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Jacqueline Charpentier

Ayant fait une formation en chimie, il est normal que je me sois retrouvée dans une entreprise d'emballage. Désormais, je publie sur des médias, des blogs et des magazines pour vulgariser l'actualité scientifique et celle de la santé.

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