Sous la canopée de la forêt tropicale, un rugissement sourd d'insectes se transforme en crescendos périodiques sous la forme de feuilles auburn et de couleur mandarine plus grandes que les assiettes à dîner descendant des branches. Les aras écarlates et les toucans à nervures jaunes émettent des crépitants. Des singes capucins déposent des débris d'arbres sur quatre biologistes qui se frayent un chemin à travers une étendue de forêt amazonienne, à quelques heures de route au nord de Manaus, au Brésil. À l'intérieur de cette vaste étendue de jungle, qui s'étend sur des centaines de kilomètres jusqu'à la frontière vénézuélienne, ils cherchent des indices pour expliquer un événement extraordinaire de l'évolution.
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Quelque part près de cet endroit il y a 50 millions d'années, après la disparition des dinosaures, certaines espèces de fourmis ont commencé à cultiver et à manger des champignons. De tous les animaux de la planète, seules ces fourmis, plusieurs espèces de coléoptères et de termites - et, bien entendu, des êtres humains - produisent leur propre nourriture. D'une manière ou d'une autre, cette nouvelle tribu de fourmis, les attines, est passée - en termes anthropomorphiques - de chasseurs-cueilleurs à agriculteurs. Comment et pourquoi ils l'ont fait reste un mystère tentant.
Ted Schultz, entomologiste-chercheur au Muséum national d'histoire naturelle de la Smithsonian Institution, se met à genoux avec l'intensité d'une suppliante à l'entrée d'un nid de fourmis. Il a une tignasse de poils noirs et des yeux qui ressemblent à de grands globes de charbon derrière des lentilles épaisses. L'objet de son intérêt est un nid de tondeuses à feuilles, la plus voyante des fourmis attines.
À une vingtaine de mètres d'un trompettiste à proximité, les fourmis reposent sur des feuilles fraîchement germées, les mandibules ouvertes, découpant d'élégantes demi-lunes. Ils chargent ces boutures, qui pèsent jusqu'à dix fois plus qu'elles ne le font, sur leur dos et rentrent chez elles, descendant le long de l'arbre dans une ligne ondulée qui ne ressemble pas à une bande de pianistes émouvants. De loin, les fourmis, vêtues de chapeaux chics de couleur vert fluo, semblent danser.
D'autres courants de découpeuses de feuilles coulent de l'ombre à travers des feuilles fragiles et mourantes, pour se frayer un chemin au sol sableux et vermillon autour des cratères dans la terre. Ils passent devant des fourmis plus grandes avec des mandibules surdimensionnées qui veillent près de l'entrée du nid, disparaissant dans de longs canaux souterrains incurvés, qui s'ouvrent sur des milliers de chambres s'étalant à travers une terre solide comme le roc.
Des millions de fourmis dans une zone de la taille d'une petite chambre remplissent les nids. Une fois à l'intérieur des chambres, les coupeuses de feuilles abandonnent leurs fardeaux. De minuscules fourmis de jardinage prennent le relais. Ils nettoient, coupent et pincent les bords des feuilles, enduisent leurs propres sécrétions et rugissent les surfaces. Sur ces morceaux de feuilles, qu'ils alignent en rangées bien rangées, les fourmis déposent ensuite des morceaux de champignons.
Schultz et son proche collaborateur, Ulrich Mueller, écologiste du comportement de l'Université du Texas à Austin, estiment que la capacité des coupeurs de feuilles à cultiver et à récolter des champignons s'apparente à l'agriculture humaine. Ils suggèrent même que les fourmis ont quelque chose à apprendre des humains, soulignant la récente découverte selon laquelle des antibiotiques sont utilisés pour contrôler les maladies dans leurs jardins de champignons. "Avez-vous déjà essayé de garder quelque chose sous les tropiques exempt de parasites pendant plus de quelques secondes?", Dit Schultz. «C’est un exploit extraordinaire .» Peut-être, suggère-t-il, une étude minutieuse des fourmis offrira aux êtres humains des moyens de combattre les maladies ou de cultiver de manière plus durable. «Ces fourmis ont un système de rétroaction positif - 50 millions d’années d’agriculture durable», déclare Schultz.
Ce disque remarquable semble particulièrement poignant ici dans la forêt tropicale. Au nord, sur la nouvelle autoroute longue de 1 000 km reliant Manaus à Caracas, le modèle de développement en os de poisson qui dépouille de grandes étendues de l’Amazone est évident, avec la construction de nouvelles routes de diagraphie en terre battue dans tous les sens. En revanche, «les coupeurs de feuilles ne faussent pas les choses», note Schultz. «Vous pouvez imaginer de nombreux scénarios dans lesquels les nids de fourmis dans ces forêts deviennent de plus en plus grands, où ils mèneraient cette agriculture au point de faire basculer tout le système. Mais ils ne le font pas. "
Schultz et Mueller sont retournés en Amazonie pour tenter de comprendre comment la première fourmi - la mère de toutes les fourmis jardinières - a commencé à cultiver la nourriture de sa colonie. A quoi elle ressemble? Comment s'est-elle comportée? Et comment a-t-elle réussi une telle transformation?
Les humains ont été intrigués par les fourmis coupeuses de feuilles pendant des siècles. Le Popol Vuh, ancienne chronique maya, a célébré son intelligence et ses compétences en communication. Charles Darwin, lors de sa première visite dans la forêt tropicale brésilienne, a été frappé par leur omniprésence et leur zèle. «Des sentiers bien battus se bifurquent dans toutes les directions, sur lesquels on peut voir une armée de butineurs sans faille», écrit-il en 1839.
Quelques décennies plus tard, le grand naturaliste anglais Henry Walter Bates, notant l'industrie et les coupeurs de feuilles dans son chef-d'œuvre de 1863, The Naturalist on the River Amazons, enregistra également un point de vue plus triste, celui des agriculteurs locaux qui considéraient les fourmis comme «terribles». nuisible. »Mais Bates, comme d’autres observateurs, pensait que les coupeuses de feuilles utilisaient leurs boutures pour se protéger de la pluie. (Ils s'appellent également des fourmis parasols.) Il a fallu un ingénieur écologiste autodidacte, Thomas Belt, pour enfin comprendre comment les feuilles étaient utilisées. Au cours d'une opération minière au Nicaragua, Belt a creusé deux nids de coupeuses de feuilles. À sa grande surprise, il ne trouva que peu de traces de feuilles coupées. En examinant de près le matériau brun spongieux qui remplissait les chambres, Belt remarqua cependant «des morceaux de feuilles minutieusement subdivisés, fanés à la couleur brune, envahis par la végétation et reliés légèrement par un champignon blanc. . . Belt écrit en 1874, «Les découpeuses de feuilles sont, en réalité, des cultivatrices et des mangeuses de champignons.»
Peu de temps après, William Morton Wheeler, le doyen de la recherche sur les fourmis à Harvard, a écrit un livre entier sur les producteurs de champignons. Et Edward O. Wilson, qui succédera plus tard à Wheeler en tant que chercheur de fourmis par excellence à Harvard, a qualifié les coupe-feuilles «parmi les plus avancés de tous les insectes sociaux».
Les chercheurs qui tentaient de mieux comprendre les observations révolutionnaires de Belt se sont heurtés à des obstacles majeurs, en particulier pour identifier le type de champignons que les fourmis grandissaient. Les scientifiques identifient généralement un champignon par son sporophore, la partie de la plante qui produit les spores. Dans les jardins de fourmis, cependant, les sporophores sont rarement mis en évidence pour des raisons qui restent obscures. «C'est comme si les fourmis avaient castré le champignon», explique Schultz. (En substance, les fourmis propagent les champignons en prélevant des boutures.) Faute de méthode pour identifier les types de champignons, les scientifiques manquaient la moitié de l'histoire.
C’est ce qui s’est passé lorsque Mueller et Schultz se sont croisés pour la première fois à la CornellUniversity à la fin des années 1980. Là, ils ont fait équipe avec les spécialistes des champignons, Ignacio Chapela, maintenant à l'Université de Californie à Berkeley, et Stephen Rehner du Département américain de l'agriculture à Beltsville, dans le Maryland. Chapela a extrait des souches individuelles de champignons des jardins de fourmis et les a maintenues en vie. À l'aide de techniques de génétique moléculaire, Rehner a ensuite décrit les différences entre les différentes souches. Schultz a comparé ces résultats avec son analyse ADN des fourmis associées. En 1994, le quatuor a publié une étude dans Science magazine documentant l’interaction entre les champignons et les fourmis. "Il est maintenant clair", ont-ils écrit, "que l'origine du comportement de développement de champignons était un événement extrêmement rare, n'ayant eu lieu qu'une seule fois dans l'histoire évolutive des fourmis." Les attines les plus sophistiquées, supposées par les chercheurs, s'étaient propagées une lignée de champignons pendant au moins 23 millions d'années.
Quatre ans plus tard, dans un rapport de suivi, Mueller, Rehner et Schultz modifièrent la sagesse acceptée, affirmant que les champignons attinés représentaient souvent une variété d'espèces, et non une seule transmise par les reines fondatrices d'un nid à l'autre. Les scientifiques ont écrit que les champignons étaient parfois plus attrayants, même avec des espèces de fourmis très proches les unes des autres - une version suggérée par les biologistes de la rotation des cultures. «Nous pouvons montrer que les mauvaises récoltes sont un problème majeur dans leur vie», explique Mueller. «Ils font la même chose que les humains, allant chez les voisins pour trouver un remplaçant, le volant parfois, dépassant parfois et tuant les voisins aussi. Nous l'avons montré dans le laboratoire. La prochaine chose logique est de chercher dans la nature. "
Le penchant des scientifiques pour comparer la fongiculture de fourmis à l’agriculture humaine a attiré les critiques. Naomi Pierce, spécialiste des interactions fourmis / plantes à Harvard, loue leur travail sur le terrain, mais pense que transformer des fourmis en agriculteurs peut pousser les choses trop loin. «Le problème, c'est que vous pouvez rester pris au piège de la métaphore», dit-elle. Les fourmis, bien sûr, n'ont pas consciemment développé l'agriculture. Selon Ignacio Chapela, projeter l'intention humaine sur les fourmis peut aveugler les chercheurs sur les raisons pour lesquelles les fourmis font ce qu'elles font.
Tandis que Mueller et Schultz travaillaient sur les relations des fourmis avec les champignons, une équipe de biologistes de l'Université de Toronto notait et s'interrogeait sur la présence d'une moisissure persistante et ravageuse, appelée Escovopsis, dans des jardins attine. Comment se fait-il que ce puissant parasite ne envahisse pas régulièrement les nids d’attine? Prenant note d'une poudre blanche sur le dessous des fourmis attinées, ils l'ont finalement identifiée comme un type de bactérie, Streptomyces, qui sécrète des antibiotiques. Les antibiotiques tenaient l' Escovopsis aux abois. Plus important encore, ils l'ont fait pendant de longues périodes, sans que les Escovopsis ne deviennent totalement résistants.
Cameron Currie, l'un des chercheurs de Toronto (actuellement à l'Université du Kansas), estime qu'il peut exister une sorte de «course aux armements par étapes» dans laquelle les antibiotiques attine s'adaptent continuellement à toute résistance accumulée chez Escovopsis . Le parasite n'est pas entièrement éliminé, mais il ne submerge pas non plus le nid. Currie essaie maintenant de déterminer depuis combien de temps cet incendie chimique croisé a eu lieu.
Un cas classique de symbiose entre les fourmis et les champignons s'est soudainement avéré avoir quatre acteurs principaux - ou cinq, si l'on compte les antibiotiques produits par la bactérie. Quand ces antibiotiques ne font pas l'affaire, les fourmis coupent des morceaux de champignons infectés et les traînent loin du nid.
Dans la forêt tropicale, l’aube n’est pas encore levée; Les fourmis nocturnes Blepharidatta, proches parents des attines, sont toujours au travail et transportent de minuscules grains de céréales que Mueller avait répandus la nuit précédente. L'appât a laissé Mueller suivre les Blepharidatta jusqu'à leur nid. Parce que Blepharidatta, qui ne développe pas de champignons, a été observé portant des fragments de champignons libres, Mueller pense qu'ils pourraient être eux-mêmes sur le point de se cultiver. Mueller est particulièrement intrigué par les expériences dans lesquelles Blepharidatta rapproche les touffes de champignons de leurs nids. «Nous recherchons quelque chose de très profond dans le passé évolutif», a déclaré Mueller. «Certaines fourmis de ces forêts ont commencé à s'associer au champignon. Et cette transition est la même que celle faite par les êtres humains. "
Mueller allume une lampe frontale. «Nous essayons de retracer les choses, mais nous ne trouverons pas« l'ancêtre »ici, bien sûr», explique-t-il. "Ce que nous recherchons, c'est une espèce qui a conservé certains des traits qui caractérisaient son ancêtre." Ce n'est pas sans rappeler la façon dont les linguistes rendent visite aux peuples isolés pour étudier comment les modèles de langage ont changé, dit-il. «C’est un peu ce que nous faisons ici, nous cherchons comment le comportement le plus primitif aurait pu donner un comportement plus élaboré.» L’évolution, en d’autres termes, se déroule moins bien que les contours clairs dont vous vous souviendrez du collège et plus encore. comme un film dans lequel des séquences peuvent se répéter, rester inchangées ou même se dérouler en arrière dans une sorte de contre-récit.
Le pantalon de Mueller est couvert de sueur et de boue, des marques enflammées recouvrent son cou et ses bras et des moustiques bourdonnent près de ses oreilles. «Nous sommes un peu anormaux dans nos obsessions», admet-il. «Nous sommes vraiment à l'extrême. Qui d'autre transpirerait dans la forêt pour trouver ces stupides fourmis!
Dans son enfance, Mueller a déclaré qu'il «ne s'intéressait pas beaucoup aux insectes». C'est peut-être parce que son père, un botaniste de la société de produits chimiques Bayer, a été frappé par une mystérieuse maladie tropicale contractée lors d'une expédition en El Salvador seulement 4 ans. Mueller avait 9 ans quand son père mourut de la maladie. Après avoir quitté l'école de médecine, il a lu le livre controversé Sociobiologie d'Edward O. Wilson (un effort visant à relier le comportement de tous les animaux, des fourmis à l'homme, en une grande synthèse). Il a immédiatement compris ce qu'il voulait faire de sa vie: adopter «une approche évolutive pour comprendre le comportement des animaux, le comportement social, puis le comportement humain».
Schultz, aussi, est venu aux fourmis par une route détournée influencée par Wilson. Élevé dans une petite ville de cols bleus au sud de Chicago, fils de parents qui ne sont pas allés à l'université, Schultz est allé dans une école luthérienne stricte. Là-bas, l'un de ses professeurs a tenté de le convaincre que "les os de dinosaures ont été enterrés dans le sol par Dieu pour tester notre foi".
Après avoir quitté l'université de Chicago pour s'installer à l'ouest de San Francisco au début des années 1970, Schultz occupa plusieurs emplois - prothésiste dentaire, tapissier de lit à eau et imprimeur - avant de se lancer dans la rédaction d'essais critiques sur les phénomènes paranormaux ( “Blobs From Space” et “Stranger than Science”). En se rendant au travail un matin, Schultz, alors dans la trentaine, a commencé à lire The Insect Societies de Wilson. Les fourmis l'ont attiré parce qu'ils combinaient «attrait esthétique» avec tangibilité. «Je poursuivais beaucoup de choses qui m'étonnaient» se souvient Schultz. "Mais j'avais besoin d'un critère pour déterminer non seulement les choses qui semblent être émerveillées, mais celles qui semblent être émerveillées et sont réelles ."
Bien que des milliers de fourmis appartenant à des dizaines d'espèces se déplacent à travers une épaisse litière de feuilles, Schultz est obsédé par une fourmi solitaire particulière, qui a coupé un morceau de champignon sauvage et transporte le butin à travers une bille en vacillant sous sa charge. «Hé, tu dois voir ça!» Crie Schultz à Mueller. C'est un Trachymyrmex, parmi les attines les plus dérivées, ou les «plus hautes».
Schultz est excité. Et surpris. Bien qu'il ait entendu parler d'attines portant des champignons sauvages dans leurs nids, il ne l'a jamais vu en faire. Et pourquoi le feraient-ils? L'introduction d'un champignon incompatible pourrait bien perturber, voire détruire, tout le jardin des fourmis. Que se passe t-il ici?
«Ceci est un casse-tête», dit Schultz. "Je m'attendrais à ce que les fourmis soient très pointilleuses sur ce qu'elles apportent dans le nid, aient une sorte de parti pris sensoriel qui accepte les" bons "champignons et rejette tous les" mauvais "." Mueller note que de nombreuses plantes utilisent des fourmis pour Les graines dispersées, bien que les fourmis exercent un choix quant à ce qu’elles ramassent, ou ne répondent qu’à la séduction des sécrétions des plantes, demeurent obscures.
Schultz a le vertige, même si la fourmi et son champignon pourraient renverser de nombreuses choses que lui et ses collègues ont écrites, sans parler de la plupart de leurs hypothèses. «Peut-être que ce n'est pas que la fourmi ait trouvé le champignon», suggère Mueller avec un sourire ironique. "Peut-être que c'est le champignon qui a trouvé la fourmi."
Schultz et Mueller reconnaissent tous deux que leurs collaborateurs, obsédés par les champignons, les ont conduits à l’idée que les champignons profitent autant de la relation avec les fourmis que les fourmis des champignons. Portés par les fourmis, protégés par eux et entretenus dans de gigantesques jardins, les clones fongiques ont des capacités de reproduction bien au-delà de ce qu'ils pourraient réaliser sans surveillance. Après tout, il existe souvent des champignons libres sur un petit échantillon de litière, ne se reproduisant qu’une ou deux fois avant de disparaître. À l'intérieur des nids, le champignon devient, selon Stephen Rehner, "immortel par rapport à l'un de leurs parents sauvages".
Peut-être les champignons ont-ils développé des astuces pour tromper les fourmis en les déplaçant et les récoltant. Les sécrétions à la surface des champignons peuvent fonctionner comme des médicaments altérant l'esprit, mettant les fourmis au service des champignons. «Je pense que les autres champignons essaient constamment de casser les codes chimiques qui aident les fourmis à reconnaître leurs champignons de jardin, en disant: 'Hé, je goûte et je sens bon! Tu ne peux pas me résister. Ramasse-moi et ramène-moi à la maison », spécule Schultz. «Ne sous-estimez pas le pouvoir du champignon», déclare Mueller.
En effet, le lendemain après-midi, Schultz revient d'une sortie avec des preuves impressionnantes de ce pouvoir. Il était tombé sur une gigantesque fourmi noire connue localement sous le nom de bala - féroce, avec un aiguillon puissant - accrochée au sommet d'une branche d'arbuste. C'était rigide et mort. À l'arrière de la tête de la fourmi, un sporophore brun faisait une saillie macabre, comme dans une version du film Alien inspirée par les insectes. Le champignon avait infecté le corps de la fourmi, se développant à l'intérieur et le consommant. Ensuite, à travers une sorte de catalyseur à découvrir, le champignon avait apparemment exhorté la fourmi à monter au sommet d'une branche, où ses spores pourraient se répandre au maximum. Là, un sporophore a germé dans la tête de la fourmi et a libéré ses spores.
Sur le sentier et dans la forêt, Schultz se ballade, poches de chemise et de pantalon remplies de flacons d'alcool. Il s'arrête à côté d'une bûche et élimine son aboiement. Une demi-douzaine d’ Acromyrmex, des bûcherons qui construisent souvent leurs nids dans des bûches, tombent dehors. Au-dessous des insectes alarmés, une émeute de champignons brun et beige se développe. «Vous seriez surpris du nombre de jardins de champignons dans la forêt», dit Schultz. "Ils sont partout."
De l'autre côté de la colline, agenouillé dans la terre, il aperçoit une minuscule créature couleur de poussière avec une tête gigantesque et vacillante. C'est un Cyphomyrmex, parmi les moins étudiés des attines. Schultz se penche sur cette créature, pas plus grosse qu'une virgule, et l'observe attentivement.
Le travail sur le terrain en Amazonie est bien plus compliqué que l’analyse génétique de cadavres de fourmis dans le confort du laboratoire climatisé de Schultz à Washington, DC. Mais c’est le seul moyen «d’expérimenter une biologie réelle et non filtrée», dit-il. "C'est cette complexité qui vous garantit presque quelque chose que vous n'attendiez pas." Peut-être que Cyphomyrmex va renoncer à un petit morceau du casse-tête que Schultz et Mueller ont consacré à leur carrière. En abordant certaines des plus grandes questions du cosmos, Schultz explique qu'en étudiant la démarche sinueuse de la fourmi, il est préférable de «penser petit. C'est ce qui est génial d'être ici. Penser petit ouvre toutes sortes de possibilités.
