Симбиоз

редактировать
Эта статья о биологическом явлении. Для использования в других целях, см Симбиоз (значения). В очистки симбиоз в Clownfish питается мелкими беспозвоночными, которые в противном случае иметь потенциал нанести вред морской анемон, и фекалии из клоун обеспечивает питательные вещества к актинии. Рыба-клоун защищена от хищников стрекательными клетками анемона, к которым рыба-клоун невосприимчива, а рыба-клоун издает высокий звук, отпугивающий рыбу-бабочку, которая в противном случае съела бы анемона. Поэтому отношения классифицируются как мутуалистические.

Симбиоз (от греческого συμβίωσις, симбиоз, «жить вместе», из σύν, SYN, «вместе», и βίωσις, BIOSIS, «живой») любого типа близкого и долгосрочного биологического взаимодействия между двумя различными биологическими организмами, быть он мутуалистический, комменсалистский или паразитический. Организмы, каждый из которых называется симбионтом, должны принадлежать к разным видам. В 1879 году Генрих Антон де Бари определил это как «совместное проживание непохожих организмов». Этот термин был предметом многовековой дискуссии о том, должен ли он конкретно обозначать мутуализм, как в случае лишайников. Биологи отказались от этого ограничения.

Симбиоз может быть обязательным, что означает, что выживание одного или нескольких симбионтов зависит друг от друга, или факультативным (необязательным), когда они, как правило, могут жить независимо.

Симбиоз также классифицируется по физической привязанности. Когда симбионты образуют единое тело, это называется конъюнктивным симбиозом, а все остальные формы - дизъюнктивным симбиозом. Когда один организм живет на поверхности другого, например головные вши у людей, это называется эктосимбиозом ; когда один партнер живет в тканях другого, например симбиодиниум в коралле, это называется эндосимбиозом.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Определение
    • 1.1 Обязательное против факультативного
  • 2 Физическое взаимодействие
    • 2.1 Конкуренция
  • 3 мутуализм
    • 3.1 Эндосимбиоз
  • 4 Комменсализм
  • 5 Паразитизм
  • 6 Мимикрия
  • 7 аменсализм
  • 8 Симбиоз очистки
  • 9 Совместная эволюция
    • 9.1 Симбиогенез
    • 9.2 Коэволюционные отношения
      • 9.2.1 Микоризы
      • 9.2.2 Опыление
      • 9.2.3 Муравьи акации и акации
  • 10 См. Также
  • 11 Примечания
  • 12 Ссылки
    • 12.1 Библиография
  • 13 Внешние ссылки

Определение

Схема шести возможных типов симбиотических отношений, от взаимной выгоды до взаимного вреда.

Определение симбиоза было предметом споров в течение 130 лет. В 1877 году Альберт Бернхард Франк использовал термин « симбиоз» для описания мутуалистических отношений в лишайниках. В 1878 году немецкий миколог Генрих Антон де Бари определил это как «совместное проживание разных организмов». Это определение варьировалось среди ученых: одни отстаивали, что оно должно относиться только к стойким мутуализмом, в то время как другие считали, что оно должно применяться ко всем стойким биологическим взаимодействиям (другими словами, к мутуализму, комменсализму и паразитизму, но исключая краткие взаимодействия, такие как хищничество. ). В 21 веке последнее стало определением, широко принятым биологами.

В 1949 году Эдвард Хаскелл предложил интегративный подход с классификацией «совместных действий», позже принятой биологами как «взаимодействия».

Обязательный против факультативного

Отношения могут быть обязательными, что означает, что выживание одного или обоих симбионтов полностью зависит друг от друга. Например, в лишайниках, которые состоят из грибных и фотосинтетических симбионтов, грибковые партнеры не могут жить сами по себе. Симбионты водорослей или цианобактерий в лишайниках, такие как Trentepohlia, обычно могут жить независимо, и поэтому их часть взаимоотношений описывается как факультативная (необязательная).

Физическое взаимодействие

В корневых клубеньках ольхи обитают эндосимбиотические азотфиксирующие бактерии. Основная статья: Физическое взаимодействие См. Также: Корневой микробиом

Эндосимбиоз - это любые симбиотические отношения, в которых один симбионт живет в тканях другого, внутри клеток или вне клетки. Примеры включают разнообразные микробиомы : ризобии, азотфиксирующие бактерии, которые живут в корневых клубеньках на корнях бобовых ; актиномицеты, азотфиксирующие бактерии, такие как Frankia, обитающие в клубеньках корней ольхи ; одноклеточные водоросли внутри рифообразующих кораллов ; и бактериальные эндосимбионты, которые обеспечивают жизненно важные питательные вещества примерно 10-15% насекомых.

Эктосимбиоз - это любые симбиотические отношения, при которых симбионт живет на поверхности тела хозяина, включая внутреннюю поверхность пищеварительного тракта или протоки экзокринных желез. Примеры этого включают эктопаразитов, таких как вши ; комменсальные эктосимбионты, такие как ракушки, прикрепляющиеся к челюсти усатых китов ; и мутуалистические эктосимбионты, такие как рыба-чистильщик.

Соревнования по вмешательству самцов и самцов у благородных оленей

Конкуренция

Основная статья: Конкуренция (биология)

Конкуренцию можно определить как взаимодействие между организмами или видами, при котором приспособленность одного снижается из-за присутствия другого. Ограниченное предложение по крайней мере одного ресурса (например, пищи, воды и территории ), используемого обоими, обычно способствует этому типу взаимодействия, хотя конкуренция может также существовать из-за других `` удобств '', таких как самки для воспроизводства (в случае самцов). организмов одного вида).

Мутуализм

Основная статья: Мутуализм (биология) Отшельник, Calcinus laevimanus с актинии.

Мутуализм или межвидовой взаимный альтруизм - это долгосрочные отношения между особями разных видов, в которых выигрывают оба человека. Взаимные отношения могут быть обязательными для обоих видов, обязательными для одного, но факультативными для другого или факультативными для обоих.

Бриолиты документируют мутуалистический симбиоз между крабом-отшельником и покрытыми коркой мшанками.

У большого процента травоядных животных есть мутуалистическая кишечная флора, которая помогает им переваривать растительные вещества, которые труднее переваривать, чем добыча животных. Эта кишечная флора состоит из переваривающих целлюлозу простейших или бактерий, обитающих в кишечнике травоядных. Коралловые рифы - это результат взаимопонимания между коралловыми организмами и различными типами водорослей, обитающих внутри них. Большинство наземных растений и наземных экосистем полагаются на взаимопонимание между растениями, которые фиксируют углерод из воздуха, и микоризными грибами, которые помогают извлекать воду и минералы из земли.

Пример мутуализма является взаимосвязь между ocellaris Clownfish, которые живут среди щупалец из Ritteri актиний. Территориальная рыба защищает анемона от рыбы, поедающей анемона, и, в свою очередь, жалящие щупальца анемона защищают рыбу-клоуна от хищников. Специальная слизь на рыбе-клоуне защищает ее от жалящих щупалец.

Еще один пример - бычок, рыба, которая иногда живет вместе с креветками. Креветка выкапывает и очищает нору в песке, в которой живут и креветки, и бычки. Креветка почти слепа, поэтому вне норы она уязвима для хищников. В случае опасности бычок прикасается к креветке хвостом, чтобы предупредить ее. В этом случае и креветка, и бычок быстро уходят в нору. Различные виды бычков ( Elacatinus spp.) Также убирают эктопаразитов у других рыб, возможно, это другой вид мутуализма.

Необязательный симбиоз наблюдается у покрытых коркой мшанок и раков-отшельников. Колония мшанок ( Acanthodesia Comnsale) развивает циркумротаторный рост и предлагает крабу ( Pseudopagurus granulimanus) спирально-трубчатое продолжение его жизненной камеры, которая изначально располагалась внутри панциря брюхоногих моллюсков.

Многие виды тропических и субтропических муравьев развили очень сложные отношения с определенными видами деревьев.

Эндосимбиоз

Дополнительная информация: Эндосимбионт

При эндосимбиозе клетке-хозяину не хватает некоторых питательных веществ, которые обеспечивает эндосимбионт. В результате хозяин способствует процессам роста эндосимбионта внутри себя, производя некоторые специализированные клетки. Эти клетки влияют на генетический состав хозяина, чтобы регулировать увеличивающуюся популяцию эндосимбионтов и гарантировать, что эти генетические изменения передаются потомству посредством вертикальной передачи ( наследственности ).

Ярким примером облигатного мутуализма являются отношения между трубчатыми червями сибоглинид и симбиотическими бактериями, обитающими в гидротермальных жерлах и холодных выходах. У червя нет пищеварительного тракта, и его питание полностью зависит от внутренних симбионтов. Бактерии окисляют сероводород или метан, которые им поставляет хозяин. Эти черви были обнаружены в конце 1980-х годов в гидротермальных жерлах около Галапагосских островов и с тех пор были обнаружены в глубоководных гидротермальных жерлах и холодных выходах во всех океанах мира.

По мере того как эндосимбионт приспосабливается к образу жизни хозяина, эндосимбионт резко меняется. Размер его генома резко уменьшается, поскольку многие гены теряются в процессе метаболизма, репарации и рекомбинации ДНК, в то время как важные гены, участвующие в транскрипции ДНК в РНК, трансляции белков и репликации ДНК / РНК, сохраняются. Уменьшение размера генома происходит из-за потери генов, кодирующих белок, а не из-за уменьшения межгенных областей или размера открытой рамки считывания (ORF). Виды, которые эволюционируют естественным путем и содержат гены уменьшенного размера, могут быть объяснены увеличением числа заметных различий между ними, что приводит к изменениям в скорости их эволюции. Когда эндосимбиотические бактерии, связанные с насекомыми, передаются потомству строго вертикальной генетической передачей, внутриклеточные бактерии преодолевают множество препятствий во время этого процесса, что приводит к уменьшению эффективных размеров популяции по сравнению со свободноживущими бактериями. Неспособность эндосимбиотических бактерий восстановить свой фенотип дикого типа посредством процесса рекомбинации называется феноменом храповика Мюллера. Феномен храповика Мюллера вместе с менее эффективными размерами популяции приводит к нарастанию вредных мутаций в несущественных генах внутриклеточных бактерий. Это может быть связано с отсутствием механизмов отбора, преобладающих в относительно «богатой» среде хозяина.

Комменсализм

Основная статья: Комменсализм Комменсальные клещи, путешествующие ( форезия ) на мухе ( Pseudolynchia canariensis )

Комменсализм описывает отношения между двумя живыми организмами, при которых один приносит пользу, а другой не получает значительного вреда или помощи. Оно образовано от английского слова « комменсал», которое используется для обозначения человеческого социального взаимодействия. Оно происходит от средневекового латинского слова, означающего делиться едой, образованного от com- (с) и mensa (стол).

Комменсальные отношения могут включать использование одним организмом другого для транспортировки ( форезия ) или для жилья ( инквилинизм ), или они могут также включать использование одним организмом чего-то другого, созданного после его смерти ( метабиоз ). Примерами метабиоза являются раки-отшельники, использующие панцири брюхоногих моллюсков для защиты своего тела, и пауки, создающие сети на растениях.

Паразитизм

Основная статья: Паразитизм Голова (сколекс) ленточного червя Taenia solium приспособлена к паразитизму с помощью крючков и присосок, которые прикрепляются к хозяину.

В паразитарных отношениях паразит получает выгоду, а хозяин страдает. Паразитизм принимает множество форм, от эндопаразитов, которые живут в теле хозяина, до эктопаразитов и паразитических кастраторов, обитающих на его поверхности, и микропаразитов, таких как комары, периодически посещающие его. Паразитизм - чрезвычайно успешный образ жизни; около 40% всех видов животных являются паразитами, а средний вид млекопитающих является хозяином 4 нематод, 2 цестод и 2 трематод.

Мимикрия

Основная статья: Мимикрия

Мимикрия - это форма симбиоза, в которой вид перенимает отличительные черты другого вида, чтобы изменить динамику своих взаимоотношений с имитируемым видом в свою пользу. Среди множества типов мимикрии - бейтсианский и мюллеровский, первый предполагает одностороннюю эксплуатацию, а второй приносит взаимную выгоду. Бейтсовская мимикрия - это эксплуататорское трехстороннее взаимодействие, при котором один вид, мимик, эволюционировал, чтобы подражать другому, модели, чтобы обмануть третьего, обманщика. С точки зрения теории сигналов, мимика и модель эволюционировали, чтобы посылать сигнал; обманщик эволюционировал, чтобы получить его от модели. Это выгодно для мимика, но в ущерб как модели, защитные сигналы которой эффективно ослаблены, так и обманщику, лишенному съедобной добычи. Например, оса - это сильно защищенная модель, которая своим заметным черно-желтым окрасом сигнализирует о том, что она является невыгодной добычей для хищников, таких как птицы, которые охотятся с виду; многие журчалки - бейтсовские имитаторы ос, и любая птица, избегающая этих журчалок, - обманщик. Напротив, мимикрия Мюллера взаимовыгодна, поскольку все участники являются одновременно моделями и подражателями. Например, разные виды шмелей имитируют друг друга с одинаковой предупреждающей окраской в ​​комбинациях черного, белого, красного и желтого цветов, и всем им выгодна взаимосвязь.

Аменсализм

Черный орех секретирует химическое вещество из его корней, что наносит вред соседнему растения, пример антагонизма.

Аменсализм - это асимметричное взаимодействие, при котором один вид получает вред или погибает от другого, а на один другой не влияет. Есть два типа аменсализма: соревнование и антагонизм (или антибиоз). Конкуренция - это когда более крупный или более сильный организм лишает меньший или более слабый ресурс. Антагонизм возникает, когда один организм повреждается или убивается другим из-за химической секреции. Пример соревнования - саженец, растущий под тенью взрослого дерева. Зрелое дерево может лишить саженец необходимого солнечного света, а если зрелое дерево очень большое, оно может поглощать дождевую воду и истощать питательные вещества почвы. В течение всего процесса саженец не влияет на зрелое дерево. Действительно, если саженец умирает, зрелое дерево получает питательные вещества от разлагающегося саженца. Примером антагонизма является Juglans nigra (черный грецкий орех), выделяющий юглон, вещество, которое уничтожает многие травянистые растения в своей корневой зоне.

Аменсализм часто используется для описания сильно асимметричных конкурентных взаимодействий, например, между испанскими горными козлами и долгоносиками из рода Timarcha, которые питаются одним и тем же типом кустарников. В то время как присутствие долгоносика почти не влияет на доступность пищи, присутствие горных козлов оказывает огромное пагубное влияние на численность долгоносиков, поскольку они потребляют значительные количества растительного вещества и случайно заглатывают долгоносиков вместе с ним.

Симбиоз очистки

Основная статья: Чистящий симбиоз

Симбиоз уборки - это ассоциация между особями двух видов, при которой один (уборщик) удаляет и поедает паразитов и другие материалы с поверхности другого (клиента). Предположительно это взаимовыгодно, но биологи давно спорят, является ли это взаимным эгоизмом или просто эксплуатацией. Симбиоз чистки хорошо известен среди морских рыб, где некоторые мелкие виды рыб-чистильщиков, особенно губаны, но также и виды других родов, специализируются на питании почти исключительно за счет чистки более крупных рыб и других морских животных.

Коэволюция

Цадики в защите от мясных муравьев Дополнительная информация: Коэволюция

Симбиоз все чаще признается важной силой отбора, стоящей за эволюцией; многие виды имеют долгую историю взаимозависимой совместной эволюции.

Симбиогенез

Основная статья: Симбиогенез

Одна из гипотез происхождения ядра у эукариот (растений, животных, грибов и простейших ) состоит в том, что оно возникло в результате симбиогенеза бактерий и архей. Предполагается, что симбиоз возник, когда древние археи, похожие на современные метаногенные археи, вторглись и жили внутри бактерий, подобных современным миксобактериям, в конечном итоге сформировав раннее ядро. Эта теория аналогична общепринятой теории происхождения митохондрий и хлоропластов эукариот, которые, как считается, возникли на основе сходных эндосимбиотических взаимоотношений между протоэукариотами и аэробными бактериями. Доказательством этого является тот факт, что митохондрии и хлоропласты делятся независимо от клетки и что эти органеллы имеют свой собственный геном.

Биолог Линн Маргулис, известная своими работами по эндосимбиозу, утверждала, что симбиоз является главной движущей силой эволюции. Она считала дарвиновское представление об эволюции, движимой конкуренцией, неполной и утверждала, что эволюция во многом основана на сотрудничестве, взаимодействии и взаимозависимости организмов. По Маргулиса и ее сын Dorion Саган, « Жизнь не взять на земной шар на бой, а сети. »

Коэволюционные отношения

Микориза

Около 80% сосудистых растений во всем мире образуют симбиотические отношения с грибами, в частности с арбускулярной микоризой.

Опыление - это взаимопонимание между цветущими растениями и их животными-опылителями.

Опыление

Рис опыляются на рис осой, Blastophaga psenes. Дополнительная информация: энтомофилия, орнитофилия и репродуктивная коэволюция фикусов.

Цветковые растения и животные, которые их опыляют, эволюционировали совместно. Многие растения, опыляемые насекомымиэнтомофилии ), летучими мышами или птицамиорнитофилии ), имеют узкоспециализированные цветы, модифицированные для ускорения опыления конкретным опылителем, который соответствующим образом адаптирован. Первые цветущие растения в летописи окаменелостей имели относительно простые цветы. Адаптивное видообразование быстро дало начало множеству разнообразных групп растений, и в то же время соответствующее видообразование произошло у определенных групп насекомых. Некоторые группы растений вырабатывали нектар и большую липкую пыльцу, в то время как насекомые развили более специализированную морфологию, чтобы получить доступ к этим богатым источникам пищи и собрать их. В некоторых таксонах растений и насекомых взаимосвязь стала зависимой, когда виды растений могут опыляться только одним видом насекомых.

Псевдомирмексный муравей на терновой акации ( Vachellia cornigera ) с телами Бельта, которые обеспечивают муравьев белком.

Муравьи акации и акации

Основная статья: Pseudomyrmex ferruginea

Акации муравей ( Pseudomyrmex ferruginea) является облигатным завод муравей, который защищает по крайней мере, пять видов «Акация» ( Vachellia ) от наживаться насекомых и из других растений, конкурирующих за солнечный свет, и дерево обеспечивает питание и жилье для муравьев и их личинок.

Смотрите также

Примечания

использованная литература

Библиография

внешние ссылки

Последняя правка сделана 2023-03-19 01:09:43
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте