在南美洲热带雨林的地下，分布着一些真菌种植园，这些种植园干燥并与外界隔绝，使得种植园中的真菌无法与其他真菌交换基因。每天有五六万片叶片被送到种植园，为真菌提供食物。真菌长大之后，会被采摘。然而，种植真菌、采摘真菌的不是人类，而是切叶蚁。
由于已经适应了蚁巢内的环境，那些真菌变得完全依赖切叶蚁农夫来生存和进化。而对于切叶蚁来说，真菌就是食物，它们依赖真菌生存，以至于当蚁后的女儿建立新的殖民地时，它会带走母亲真菌种植园中的一部分真菌，并在自己的领地建立新的真菌种植园。
为什么切叶蚁只切叶不吃叶子，却大费周折培育真菌来食用呢?
蚂蚁农夫还是真菌农夫?
其实，消化植物是一个困难的过程，即使对于我们人类来说也是如此。首先需要强大的消化系统。这就是为什么牛这样的食草动物有4个胃，肠道长度约24米的原因了——它们需要通过反复消化草料才能获得营养。而且，除了强大的消化器官，消化植物还需要很多不同的细菌来帮忙。这是因为植物有一种防御机制——它们的细胞周围有一层巨大的细胞壁来保护它们不被吃掉。因此，要想获得其中的氮和蛋白质，就需要食草动物消耗大量的能量才能做到。但是这些细胞壁「保护罩」并非不可破，一些微生物就能把「保护罩」打破，比如在牛胃中发现的细菌。
然而，蚂蚁没有多个胃，也没有可以打破细胞壁的细菌，它们想要获得植物中的氮和蛋白质并不容易，因此，它们找来了外援——真菌，先让真菌消化植物，「冲破」植物的细胞壁，然后再以真菌为食，摄取其中的氮和蛋白质。
如此看来，真菌就像是任由切叶蚁宰割的弱者。但是事实可能并非完全如此。研究发现，切叶蚁培育的这种真菌生长着特殊的器官，被称为结节丝。结节丝内含有脂肪和蛋白质，切叶蚁通过食用结节丝而获得脂肪和蛋白质。但是这个过程中真菌并不吃亏。通常情况下，真菌需要释放酶来帮助分解植物并吸收营养。但是，与切叶蚁合作后，真菌只需将酶转移到结节丝中。当切叶蚁吃掉结节丝后，它们也同时将其中的酶吃掉了。切叶蚁是无法消化这些酶的，酶最终会被切叶蚁排出体外，并保持活性。而这些酶通常就被排泄在切叶蚁带回来的叶片上，这就形成了一个有趣的循环：真菌用酶消化叶片→切叶蚁吃掉真菌排泄出酶→酶又消化叶片为真菌供应营养。在这个循环中，切叶蚁获得了食物，真菌也获得了食物，两者其实都是受益者。
切叶蚁「农夫」是怎么 炼成的?
事实上，切叶蚁不是唯一种植真菌的「农夫」，在美洲，大约有240种蚂蚁会种植真菌。那么，蚂蚁和真菌这对「农夫」好搭档是在什么时候、又是怎么出现的呢?
美国史密森尼国家自然历史博物馆的科学家们利用新的基因组工具揭开了这对搭档的合作史。研究人员检测了100多种蚂蚁(其中有78种是种植真菌的蚂蚁)的基因，并建立了蚂蚁的进化树，来追溯不同蚂蚁的祖先。此外，他们还通过对蚂蚁化石进行研究，来确定蚂蚁祖先分别生活在哪个时间段。研究发现，大部分种植真菌的蚂蚁外骨骼上都进化出了一种被称为「隐窝」的特有结构。科学家们曾在多米尼加共和国发现了一块已有1500万年到2000万年历史的琥珀，琥珀中是一只种植真菌的蚂蚁，这只蚂蚁的身上已经进化出了隐窝。这意味着，隐窝这个结构至少在1500万年到2000万年前就已经进化出来了。
根据基因测序结果和化石分析，研究人员认为，最早的蚂蚁农夫可能出现在6100万年至5700万年前的南美洲。大约在3000万年前，南美洲气候变冷，干燥的栖息地变多起来，在这个时候，种植真菌的蚂蚁分化出了在潮湿雨林开放环境中种植真菌的低等农业，还有建造地下蚁巢，在恒温、恒湿温室中种植真菌的高等农业。属于后者的切叶蚁与它们的真菌搭档建立关系的时间大约是在1500万年前。
或许人类可以向蚂蚁农夫学习
相比于蚂蚁，人类农业的历史大约只有1.2万年。而蚂蚁农夫前辈们更懂得维持可持续发展的平衡，有一些经验值得人类学习。
研究人员认为，隐窝就是进化出来以供放线菌生存的结构。开始从事农业种植的蚂蚁也和人类一样，要解决病虫害——真菌寄生虫的问题，这些害虫很可能会让它们颗粒无收。研究发现，不管是在化石中，还是在现存的蚂蚁身上，它们的隐窝中总是生长着放线菌。而放线菌是一种共生细菌，在当今医学上是抗生素的主要来源。研究人员认为，正是这些「抗生素」避免真菌在生长过程中遭受病虫害，进而确保蚂蚁们的生存。
除了避免自己身体上携带病菌之外，蚂蚁农夫也会为种植园杀虫，它们使用的是环保的杀虫剂。以切叶蚁为例，它们常常会将粪便排在真菌种植园中，这不仅可以为真菌提供营养，也释放了杀虫剂——几丁质酶和木质纤维素酶，这些物质有助于排除真菌虫害。它们还会分泌具有抗菌特性的苯乙酸和短链脂肪酸。这些分泌物会在种植园中沉淀，为真菌驱走害虫。这种方式既能保护种植园中有益细菌和其他微生物，又能杀灭虫害。
在另一方面，切叶蚁每天需要采集几万片树叶用于种植真菌，但是它们通常不在蚁巢附近采集如此巨量的树叶，而是将采集点分散在雨林各处。既保证了周围树木的健康生长，也避免了树木因叶片被大量采摘而释放保护性毒素，影响真菌的生长，建立了一种可持续发展的「农业」模式。
那么，人类是否也能研发出更环保的农业种植方式，使农业更加可持续发展呢?
研究人员发现，随着全球气候变暖，蚁巢中的真菌生长速度加快了，数量也越来越多了。这对于切叶蚁的农业系统来说可能并非好事，更多的真菌需要更多的食物，如果食物不足，真菌的生长受到影响，那么切叶蚁们可能就要饿肚子了。这不仅可能影响到切叶蚁的生活，也可能对环境造成影响，比如为了维持真菌的生长，切叶蚁需要采集更多的叶片，可能会影响树木的生长，长此以往可能会影响环境。科学家正在密切关注这些问题，积极寻求对策。
