เว็บสล็อต มุมมองคลาสสิกของมดตัดใบมองข้ามคู่หูตรึงไนโตรเจน

แบคทีเรียเพิ่มสารอาหารให้กับพืชเชื้อราที่เลี้ยงเกษตรกรหกขาหลายล้านคน

ยังไม่มีหมูหรือไก่ แต่ฟาร์มขนาดใหญ่ที่มด เว็บสล็อต ตัดใบเลี้ยงพืชเชื้อราของพวกมัน อาจมีลูกเรือของมือในฟาร์มที่ถูกมองข้ามไปก่อนหน้านี้ นั่นคือแบคทีเรียตรึงไนโตรเจน Adrián Pinto-Tomás นักนิเวศวิทยาด้านจุลินทรีย์จากมหาวิทยาลัยคอสตาริกาในซานโฮเซ กล่าวว่า มดตัดใบอย่างน้อยแปดชนิดมักอาศัยอยู่ร่วมกับแบคทีเรียที่จับไนโตรเจนจากอากาศและเปลี่ยนให้เป็นรูปแบบที่สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ได้ เขาและเพื่อนร่วมงานเสนอว่าผู้ช่วยแบคทีเรียเหล่านี้อาจอธิบายว่ามดเลี้ยงคนงานได้ถึง 8 ล้านคนในอาณานิคมเดียวโดยการเก็บเกี่ยวเศษใบที่ขาดไนโตรเจนและปล่อยให้เชื้อราเติบโตบนพวกมันได้อย่างไร

ทั้งเชื้อรา มด หรือสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อื่น ๆ ก็ไม่สามารถใช้ไนโตรเจนที่มีอยู่มากมายในบรรยากาศได้โดยตรง Pinto-Tomásและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ติดตามเส้นทางของไนโตรเจนผ่านรังมดและทดสอบผู้อยู่อาศัยเพื่อหายีนที่ทำงานในการจับสารอาหารจากอากาศ แบคทีเรียที่อาศัยโดยเฉพาะในสกุลKlebsiellaนักวิจัยรายงานใน วารสาร Science 20 พ.ย. ซึ่งสามารถให้ไนโตรเจนได้ประมาณ 45 ถึง 60 เปอร์เซ็นต์ในอาหารของมด

“ผมพบว่ามันน่าตื่นเต้นมาก” นักกีฏวิทยา Ted Schultz จากพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของ Smithsonian ในกรุงวอชิงตัน ดี.ซี. มดที่กำลังเติบโตเชื้อรากล่าว “ได้กลายเป็นระบบต้นแบบสำหรับการศึกษาความสัมพันธ์และวิวัฒนาการร่วมกัน” Schultz กล่าว “การค้นพบนี้ทำให้ระบบมีความน่าสนใจและซับซ้อนมากขึ้น”

Shultz กล่าวว่า “ฉันเคยคิดว่านี่เป็นการทำงานร่วมกันแบบสองส่วนระหว่างมดกับเชื้อรา แนวความคิดในการจัดวางให้เป็นระเบียบเช่นนี้เคยถูกเขย่าขวัญมาก่อน ในปี 2542 ผู้เขียนร่วมคนหนึ่งในรายงานฉบับปัจจุบันคือ คาเมรอน เคอร์รีแห่งมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน และเพื่อนร่วมงานของเขาเสนอแนวคิดนี้ ซึ่งยังคงอยู่ภายใต้การถกเถียงว่า แบคทีเรียที่เติบโตในร่างกายของมดจะหลั่งสารฆ่าวัชพืชเพื่อป้องกันสวนเชื้อรา

เพื่อดูว่าชาวไร่มดมีปุ๋ยของตัวเองด้วยหรือไม่ นักวิจัยได้ใช้การทดสอบทางเคมีมาตรฐาน การลดสารอะเซทิลีน เพื่อค้นหากิจกรรมการตรึงไนโตรเจน วิธีการนี้ตรวจพบการตรึงไนโตรเจนในมวลเชื้อราด้วยจุลินทรีย์ที่เกี่ยวข้องในสวน การทดสอบระดับโมเลกุลของ ยีน nifHซึ่งเข้ารหัสส่วนหนึ่งของเอ็นไซม์ตรึงไนโตรเจน ยืนยันว่าแบคทีเรียสามารถตรึงไนโตรเจนได้จริงเมื่ออาศัยอยู่ในอาณานิคมของมด

นักวิจัยกล่าวว่าแบคทีเรียที่ตรึงไนโตรเจนได้ปรากฏขึ้นในอาณานิคมมด 80 ส่วนใหญ่ซึ่งเป็นตัวแทนของมดตัดใบ Attini แปดชนิด การสุ่มตัวอย่างจำเป็นต้องขุดส่วนต่างๆ ของอาณานิคมในขณะที่ทหารมดรุมทึ้งออกจากพื้นดินเพื่อเฉือนผู้บุกรุก “พวกเขาสามารถตัดหนังได้” Garret Suen ผู้เขียนร่วม นักจุลชีววิทยาและนักขุดจาก UW–Madison กล่าว เขาสวมรองเท้ายางเพื่อเก็บมด

นักวิจัยกล่าวว่าการทำงานของแบคทีเรียนั้นเป็นประโยชน์ต่อมด 

เมื่ออาณานิคมของมดดูแลฟาร์มในห้องที่ปิดสนิทซึ่งมีไอโซโทปไนโตรเจนผสมพิเศษ ในที่สุดลายเซ็นของไนโตรเจนในบรรยากาศก็ปรากฏขึ้นในตัวมด

ในการวิเคราะห์แผนภูมิต้นไม้ตระกูลแบคทีเรีย สายพันธุ์ที่เพิ่งค้นพบนี้แบ่งออกเป็นสองกลุ่มที่แตกต่างกัน รูปแบบนี้ทำให้เกิดความเป็นไปได้ที่แบคทีเรียอาจมีวิวัฒนาการร่วมกันในฐานะผู้เชี่ยวชาญด้านฟาร์มมด หากเป็นจริง นั่นจะเป็นการเปิดแนวการไต่สวนแนวใหม่เกี่ยวกับความอยู่ร่วมกันในสมัยโบราณนี้

นักนิเวศวิทยาการเกษตร Ford Denison จากมหาวิทยาลัยมินนิโซตาในเซนต์ปอลกล่าวว่าเขาต้องการทราบว่าไนโตรเจนส่วนเกินนี้จะส่งผลต่อพืชและสิ่งมีชีวิตอื่นๆ ในละแวกมดอย่างไร ผู้เขียนของการศึกษาเสนอว่าแบคทีเรียในฟาร์มมดสามารถเป็นตัวแทนของแหล่งไนโตรเจนคงที่ที่สำคัญในระบบนิเวศของพวกมัน เดนิสันเตือนว่ายังเร็วเกินไปที่จะพูด

พืชสามารถสลับไปมาระหว่างโหมดประหยัดน้ำ CAM ได้ กระบองเพชรประมาณครึ่งหนึ่งสามารถใช้ CAM ได้ เช่นเดียวกับกล้วยไม้และโบรมีเลียดจำนวนมากที่กระจุกตัวอยู่ในพุ่มไม้ที่อยู่ห่างไกลจากความชื้นในดิน

เพื่อดูว่าWelwitschiaใช้ CAM หรือไม่ Von Willert ได้ตรวจสอบความเป็นกรดทั้งกลางวันและกลางคืนในใบของWelwitschia ใน ป่า เขาไม่พบการปั่นจักรยานทุกวันในความเป็นกรดของใบไม้ ต่อมาทีมวิจัยของเขาได้ใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป โดยมองหา CO 2ที่ดูดซึมในตอนกลางคืน อีกครั้งไม่มีอะไร

ทศวรรษที่ผ่านมา Von Willert และนักเรียนของเขาใช้เวลา 9 เดือนในการตรวจสอบการแลกเปลี่ยนก๊าซและการใช้น้ำในทะเลทรายในทะเลทราย อีกครั้ง ข้อมูลระบุว่าWelwitschiaไม่ได้ใช้ CAM

อย่างไรก็ตาม ความบังเอิญด้านลอจิสติกส์นำฟอน วิลเลิร์ตกลับมาที่นามิบเมื่อเดือนมกราคมปีที่แล้ว ซึ่งเป็นเดือนที่เขาไม่เคยตรวจวัดการแลกเปลี่ยนก๊าซในโรงงานมาก่อน คราวนี้เขาตรวจพบการดูดซึม CO 2ในตอนกลางคืน พืชต้องการคาร์บอนประมาณร้อยละ 4 ของความต้องการคาร์บอนทั้งหมดผ่าน CAM เขาบอกกับการประชุมโลกที่สามเกี่ยวกับ CAM ในเมืองแคนส์ ประเทศออสเตรเลีย เมื่อเดือนสิงหาคมที่ผ่านมา นอกจากนี้ เขายังตั้งข้อสังเกตว่าการเปลี่ยนไปใช้โหมด CAM เกิดขึ้นในช่วงเวลาต่างๆ ของปี ซึ่งพืชต้องการคาร์บอนเพิ่มเติมเนื่องจากสูบน้ำทรัพยากรเข้าไปในเมล็ดพืช

Von Willert ฟังดูมีอัธยาศัยดีอย่างน่าทึ่งเกี่ยวกับการย้อนกลับข้อโต้แย้งที่เขาสร้างมาหลายทศวรรษ “หลายครั้งที่ฉันได้ไปเยี่ยมเวลวิทเชียและตั้งคำถาม เธอให้คำตอบที่ต่างออกไป โดยมักจะดึงขาของฉันเสมอ” เขากล่าว เว็บสล็อต