在南美洲熱帶雨林的地下，分布著一些真菌種植園，這些種植園幹燥並與外界隔絕，使得種植園中的真菌無法與其他真菌交換基因。每天有五六萬片葉片被送到種植園，為真菌提供食物。真菌長大之後，會被采摘。然而，種植真菌、采摘真菌的不是人類，而是切葉蟻。
由於已經適應了蟻巢內的環境，那些真菌變得完全依賴切葉蟻農夫來生存和前進演化。而對於切葉蟻來說，真菌就是食物，它們依賴真菌生存，以至於當蟻後的女兒建立新的殖民地時，它會帶走母親真菌種植園中的一部份真菌，並在自己的領地建立新的真菌種植園。
為什麽切葉蟻只切葉不吃葉子，卻大費周折培育真菌來食用呢?
螞蟻農夫還是真菌農夫?
其實，消化植物是一個困難的過程，即使對於我們人類來說也是如此。首先需要強大的消化系統。這就是為什麽牛這樣的食草動物有4個胃，腸道長度約24公尺的原因了——它們需要透過反復消化草料才能獲得營養。而且，除了強大的消化器官，消化植物還需要很多不同的細菌來幫忙。這是因為植物有一種防禦機制——它們的細胞周圍有一層巨大的細胞壁來保護它們不被吃掉。因此，要想獲得其中的氮和蛋白質，就需要食草動物消耗大量的能量才能做到。但是這些細胞壁「保護罩」並非不可破，一些微生物就能把「保護罩」打破，比如在牛胃中發現的細菌。
然而，螞蟻沒有多個胃，也沒有可以打破細胞壁的細菌，它們想要獲得植物中的氮和蛋白質並不容易，因此，它們找來了外援——真菌，先讓真菌消化植物，「沖破」植物的細胞壁，然後再以真菌為食，攝取其中的氮和蛋白質。
如此看來，真菌就像是任由切葉蟻宰割的弱者。但是事實可能並非完全如此。研究發現，切葉蟻培育的這種真菌生長著特殊的器官，被稱為結節絲。結節絲內含有脂肪和蛋白質，切葉蟻透過食用結節絲而獲得脂肪和蛋白質。但是這個過程中真菌並不吃虧。通常情況下，真菌需要釋放酶來幫助分解植物並吸收營養。但是，與切葉蟻合作後，真菌只需將酶轉移到結節絲中。當切葉蟻吃掉結節絲後，它們也同時將其中的酶吃掉了。切葉蟻是無法消化這些酶的，酶最終會被切葉蟻排出體外，並保持活性。而這些酶通常就被排泄在切葉蟻帶回來的葉片上，這就形成了一個有趣的迴圈：真菌用酶消化葉片→切葉蟻吃掉真菌排泄出酶→酶又消化葉片為真菌供應營養。在這個迴圈中，切葉蟻獲得了食物，真菌也獲得了食物，兩者其實都是受益者。
切葉蟻「農夫」是怎麽 煉成的?
事實上，切葉蟻不是唯一種植真菌的「農夫」，在美洲，大約有240種螞蟻會種植真菌。那麽，螞蟻和真菌這對「農夫」好搭檔是在什麽時候、又是怎麽出現的呢?
美國史密森尼國家自然歷史博物館的科學家們利用新的基因組工具揭開了這對搭檔的合作史。研究人員檢測了100多種螞蟻(其中有78種是種植真菌的螞蟻)的基因，並建立了螞蟻的前進演化樹，來追溯不同螞蟻的祖先。此外，他們還透過對螞蟻化石進行研究，來確定螞蟻祖先分別生活在哪個時間段。研究發現，大部份種植真菌的螞蟻外骨骼上都前進演化出了一種被稱為「隱窩」的特有結構。科學家們曾在多明尼加共和國發現了一塊已有1500萬年到2000萬年歷史的琥珀，琥珀中是一只種植真菌的螞蟻，這只螞蟻的身上已經前進演化出了隱窩。這意味著，隱窩這個結構至少在1500萬年到2000萬年前就已經前進演化出來了。
根據基因測序結果和化石分析，研究人員認為，最早的螞蟻農夫可能出現在6100萬年至5700萬年前的南美洲。大約在3000萬年前，南美洲氣候變冷，幹燥的棲息地變多起來，在這個時候，種植真菌的螞蟻分化出了在潮濕雨林開放環境中種植真菌的低等農業，還有建造地下蟻巢，在恒溫、恒濕溫室中種植真菌的高等農業。屬於後者的切葉蟻與它們的真菌搭檔建立關系的時間大約是在1500萬年前。
或許人類可以向螞蟻農夫學習
相比於螞蟻，人類農業的歷史大約只有1.2萬年。而螞蟻農夫前輩們更懂得維持永續發展的平衡，有一些經驗值得人類學習。
研究人員認為，隱窩就是前進演化出來以供放線菌生存的結構。開始從事農業種植的螞蟻也和人類一樣，要解決病蟲害——真菌寄生蟲的問題，這些害蟲很可能會讓它們顆粒無收。研究發現，不管是在化石中，還是在現存的螞蟻身上，它們的隱窩中總是生長著放線菌。而放線菌是一種共生細菌，在當今醫學上是抗生素的主要來源。研究人員認為，正是這些「抗生素」避免真菌在生長過程中遭受病蟲害，進而確保螞蟻們的生存。
除了避免自己身體上攜帶病菌之外，螞蟻農夫也會為種植園殺蟲，它們使用的是環保的殺蟲劑。以切葉蟻為例，它們常常會將糞便排在真菌種植園中，這不僅可以為真菌提供營養，也釋放了殺蟲劑——幾丁質酶和木質纖維素酶，這些物質有助於排除真菌蟲害。它們還會分泌具有抗菌特性的苯乙酸和短鏈脂肪酸。這些分泌物會在種植園中沈澱，為真菌驅走害蟲。這種方式既能保護種植園中有益細菌和其他微生物，又能殺滅蟲害。
在另一方面，切葉蟻每天需要采集幾萬片樹葉用於種植真菌，但是它們通常不在蟻巢附近采集如此巨量的樹葉，而是將采集點分散在雨林各處。既保證了周圍樹木的健康生長，也避免了樹木因葉片被大量采摘而釋放保護性毒素，影響真菌的生長，建立了一種永續發展的「農業」模式。
那麽，人類是否也能研發出更環保的農業種植方式，使農業更加永續發展呢?
研究人員發現，隨著全球氣候變暖，蟻巢中的真菌生長速度加快了，數量也越來越多了。這對於切葉蟻的農業系統來說可能並非好事，更多的真菌需要更多的食物，如果食物不足，真菌的生長受到影響，那麽切葉蟻們可能就要餓肚子了。這不僅可能影響到切葉蟻的生活，也可能對環境造成影響，比如為了維持真菌的生長，切葉蟻需要采集更多的葉片，可能會影響樹木的生長，長此以往可能會影響環境。科學家正在密切關註這些問題，積極尋求對策。
