Aceste ferigi pot fi primele plante despre care se știe că împart munca ca furnicile

Sus, în copacul pădurii, o masă de ferigi ciudate strânge un trunchi de copac, arătând ca o încurcătură uriașă de coarne viridescente. Sub aceste fronde cu frunze furculite și mai aproape de miezul nodului luxuriant sunt plante maro, în formă de disc. Și acestea sunt ferigi din aceeași specie.

Ferigile – și posibil plante similare – pot forma un tip de societate complexă, interdependentă, considerată anterior limitată la animale precum furnicile și termitele, au raportat cercetătorii online pe 14 mai în Ecologie.

Kevin Burns, biolog la Universitatea Victoria din Wellington din Noua Zeelandă, s-a familiarizat pentru prima dată cu ferigile în timp ce efectua lucrări de teren pe insula Lord Howe, o insulă izolată între Australia și Noua Zeelandă. S-a întâmplat să ia notă de epifitele locale – plante care cresc pe alte plante – și o specie i-a atras atenția în mod deosebit: ferigă de cerb. (Platycerium bifurcatum), de asemenea, originar din părți din Australia continentală și Indonezia.

„Mi-am dat seama, Doamne, știi, nu apar niciodată singure”, spune Burns, observând că unele dintre grupurile mai mari de ferigi erau aglomerații masive formate din sute de indivizi.

Curând i-a fost clar pentru Burns că „fiecare dintre acei indivizi făcea un lucru diferit”.

El aseamănă coloniile de ferigă cu o umbrelă cu susul în jos făcută din plante. Ferigile cu frunze lungi, verzi, de „curea” de ceară au părut să devieze apa spre centrul agregației, unde frunzele „cuib” în formă de disc, maro, burete, o puteau absorbi.

colonie de ferigă staghorn pe un cedru de pe insulă
O colonie de ferigi comune staghorn (Platycerium bifurcatum) crește în baldachinul pădurii pe un cedru de pe insulă (Guioa coriacea), frunzele sale maro, absorbante ale cuibului din partea de jos și miezul coloniei și frunzele verzi care se proiectează spre exterior.Ian Hutton

Aparatul arbustiv ia amintit lui Burns de o movilă de termite, cu un depozit comun de resurse și segregarea diferitelor locuri de muncă din colonie. Oamenii de știință numesc aceste tipuri de grupuri cooperative, în care generațiile care se suprapun trăiesc împreună și formează caste pentru a împărți munca și rolurile reproductive, „eusociale”. Termenul a fost folosit pentru a descrie anumite societăți de insecte și crustacee, împreună cu două specii de șobolani cârtiță ca singurele exemple de mamifere (SN: 18/10/04). Burns s-a întrebat dacă ferigile ar putea fi și eusociale.

Analiza echipei sale a fertilității frondelor a arătat că 40% nu s-au putut reproduce, iar membrii coloniei sterile erau predominant frunze de cuib. Acest lucru sugerează o diviziune reproductivă a muncii între tipurile de cuib și fronde cu curele. Testele de absorbție a frunzelor au confirmat că frunzele cuibului absorb mai multă apă decât frondele cu curele. Cercetări anterioare efectuate de alți oameni de știință au descoperit rețele de rădăcini care curg în întreaga colonie, ceea ce înseamnă că frunzele cuiburilor au capacitatea de a potoli setea frunzelor cu curele. Frunzele împărțeau munca, la fel ca furnicile și termitele.

Echipa a analizat, de asemenea, mostre genetice din 10 colonii de pe Insula Lord Howe și a descoperit că opt erau compuse din indivizi identici genetic, în timp ce două conțineau ferigi de origini genetice diferite. Grade ridicate de înrudire genetică sunt observate și în coloniile de insecte eusociale, unde multe surori contribuie la supraviețuirea cuibului.

Luate împreună, Burns crede că aceste trăsături bifează multe dintre căsuțele pentru eusocialitate. Ar fi „o mare problemă”, spune el.

O cerință presupusă pentru viața colonială eusocială este coordonarea comportamentală, deoarece permite diferiților indivizi să lucreze împreună. Dar ferigile sunt plante, nu animale, care atât de des își coordonează comportamentele. Să văd eusocial trăind în plante „mi se pare să indice că acest tip de tranziție în evoluția complexității nu necesită un creier”, spune Burns.

Studiul deschide „oportunitatea de a privi [epiphytes] cu lentila eusocialității”, care este „foarte cool”, spune Michelle Spicer, ecologist la Universitatea Puget Sound din Washington, care nu a fost implicată în acest studiu.

Spicer subliniază că schimbul de apă și nutrienți este cunoscut în alte plante epifite. Cu toate acestea, Burns observă că diviziunea muncii pentru a construi resursele comunale „pare a fi o caracteristică cheie care stabilește staghorn [ferns] în afară de alte plante coloniale.”

O viață stresantă în baldachin – departe de sol – poate să fi contribuit la evoluția eusocialității ferigilor, oferind apă și securitate nutritivă, spune Burns.

„Stilul de viață epifit facilitează cu siguranță viața de grup, iar viața de grup este locul în care încep toate poveștile sociale”, spune Brian Whyte, un biolog evoluționist la Universitatea din California, Berkeley, care nu este implicat în această cercetare.

Aceste ferigi s-ar putea încadra cu siguranță în definiția eusocialității, spune Whyte. El este deosebit de fascinat de modul în care plantele formează caste și colonii în sălbăticie, dar rămân ca frunți de curele individuale atunci când sunt cultivate în sol ca plante ornamentale. Această variabilitate diferă de multe specii eusociale, spune el.

Burns și colegii săi investighează în prezent dacă frunzele cu curele pot deveni frunze cuib după ce au fost transplantate într-o altă parte a coloniei. Burns dorește, de asemenea, să studieze o altă specie de ferigă de cerb din Madagascar, care pare să crească și în colonii.

Whyte vede beneficii majore în extinderea viziunii eusocialității pentru a include plantele.

„Este atât de frumos să poți observa ceva și să spui „stai, asta este comparabil cu unele dintre cele mai cool și mai avansate societăți din lumea vie”, spune el. Indiferent de locul unde se află ferigile pe spectrul eusocialității, notează el, ele încă au asemănări și diferențe interesante cu animalele care formează caste. „Aflați mai multe despre [these ferns] ne va îmbunătăți teoriile despre motivul pentru care aceste caracteristici au evoluat în diversitatea vieții.”