Симбиотические бактерии - это бактерии, живущие в симбиозе с другим организмом или друг с другом. Например, зоамастогопера, обнаруженный в желудке термитов, позволяет им переваривать целлюлозу.
Впервые симбиоз был определен Марко де Бари в 1869 году в работе под названием «Die Erscheinung der Symbiose», в которой он определил этот термин как «а именно совместное проживание паразита и хозяина». Определение симбиоза эволюционировало, чтобы охватывать устойчивые отношения между двумя или более разными организмами «на протяжении значительной части жизни хозяина».
С термином «симбиоз» связаны термины: мутуализм, комменсализм, паразитизм и аменсализм. Это может определять или ограничивать тип «совместного проживания» двух организмов, будь то растения, животные, протисты или бактерии, которые они практикуют.
Некоторые виды цианобактерий являются эндосимбионтами. Теория эндосимбиоза была впервые опубликована в 1970 году Линн Маргулис в книге под названием «Происхождение эукариотических клеток», в которой она утверждала, что эукариотические клетки возникли в результате серии симбиотических захватов.
Некоторые растения устанавливают симбиотические отношения с бактериями, позволяя им производить клубеньки, которые способствуют превращению атмосферного азота в аммиак. В связи с этим было обнаружено, что цитокинины играют роль в развитии клубеньков, фиксирующих корень. Похоже, что растение не только должно иметь потребность в азотфиксирующих бактериях, но они также должны быть способны синтезировать цитокинины, которые способствуют образованию корневых клубеньков, необходимых для фиксации азота.
Симбиотические бактерии могут жить в тканях растений или животных или на них. В пищеварительной системе симбиотические бактерии помогают расщеплять продукты, содержащие клетчатку. Они также помогают производить витамины. Симбиотические бактерии могут жить возле гидротермальных источников. Обычно они связаны с другими бактериями. Некоторые живут в трубчатых червях.
Есть два основных способа передачи симбиотических бактерий. Первый - это горизонтальная передача, при которой микробы приобретаются из окружающей среды, и либо среда, либо популяция хозяев служат инокулятом для симбиоза. Примером горизонтальной передачи является глубоководный трубчатый червь и его симбионт. Второй тип передачи - это вертикальная передача, при которой симбионт передается от родителя к потомству, и апосимбиотическая фаза отсутствует. Пример вертикальной передачи наблюдается у Drosophila melanogaster и его Wolbachia spp. симбионты.
Было обнаружено, что кораллы образуют характерные ассоциации с симбиотическими азотфиксирующими бактериями.] Кораллы развивались в олиготрофных водах, которые обычно бедны азотом. Поэтому кораллы должны формировать мутуалистические отношения с азотфиксирующим организмом, в данном случае предметом данного исследования, а именно с симбиодиниумом. В дополнение к этой динофлагелляте, кораллы также вступают во взаимоотношения с бактериями, архей и грибами. Проблема в том, что эти динофлагелляты также ограничены азотом и должны формировать симбиотические отношения с другим организмом; здесь предполагается быть диазотрофами. Кроме того, было обнаружено, что цианобактерии обладают генами, которые позволяют им связываться с азотом. Это конкретное исследование идет дальше, чтобы изучить возможность того, что в дополнение к названным динофлагеллятам и определенным цианобактериям, эндосимбиотические водоросли и коралл содержат ферменты, позволяющие им усваивать аммоний.
Из-за небольшого размера генома большинства эндосимбионтов они не могут существовать какое-либо время вне клетки-хозяина, тем самым препятствуя долгосрочным симбиотическим отношениям. Однако в случае эндонуклеарной симбиотической бактерии Holospora было обнаружено, что виды Holospora могут сохранять свою инфекционность в течение ограниченного времени и формировать симбиотические отношения с видами Paramecium.
Хорошо известно и понятно, что существует мутуалистическая взаимосвязь между растениями, ризобиальными бактериями и микоризными грибами, позволяющая растениям выживать в почвенной среде с низким содержанием азота. Коэволюция описывается как ситуация, когда два организма развиваются в ответ друг на друга. В исследовании, опубликованном в « Функциональной экологии», эти ученые выясняли, дает ли такая мутуалистическая связь эволюционное преимущество растению или симбионту. Они не обнаружили, что изученные ризобиальные бактерии имели какое-либо эволюционное преимущество перед своим хозяином, но обнаружили большие генетические вариации среди изученных популяций ризобиальных бактерий.
Организмы обычно устанавливают симбиотические отношения из-за ограниченной доступности ресурсов в их среде обитания или из-за ограниченного источника пищи. Триатоминовые векторы имеют только одного хозяина и, следовательно, должны устанавливать отношения с бактериями, чтобы они могли получать питательные вещества, необходимые для их поддержания.
Симбиотические бактерии используются в паратрансгенезе для борьбы с важными переносчиками болезней, такими как передача болезни Шагаса через целующихся клопов Triatome. Симбиотические бактерии в корнях бобовых обеспечивают растения аммиаком в обмен на углерод растений и защищенный дом.
Симбиотические хемосинтетические бактерии, которые были обнаружены, связанные с мидиями ( Bathymodiolus ), расположенными рядом с гидротермальными источниками, имеют ген, который позволяет им использовать водород в качестве источника энергии, а не серу или метан в качестве источника энергии для производства энергии.