Simbiozė: apibrėžimas, tipai, pavyzdžiai ir evoliucinė reikšmė
Sužinokite apie simbiozę: apibrėžimą, tipus, konkrečius pavyzdžius ir jos evoliucinę reikšmę — nuo mikorizės iki mitochondrijų įtakos gyvybei.
Simbiozė (iš graik. „sųgyvenimas“) reiškia artimą ir ilgalaikį skirtingų organizmų tarpusavio ryšį. Terminas pirmą kartą plačiau panaudotas 1879 m. Antonas de Bary (Anton de Bary), apibūdinęs tai kaip „nepanašių organizmų sugyvenimą“. Simbiozės pobūdis gali būti labai įvairus: nuo abipusės naudos iki vienos rūšies išnaudojimo kitos sąskaita.
Simbiontas – tai organizmas, gyvenantis santykyje su kita rūšimi ir iš to santykio gavęs tam tikrą naudą arba padaręs žalą. Jei viena rūšis gyvena kitos viduje arba jei mikroskopinis simbiontas randamas šeimininko ląstelėse, tokį partnerį vadiname endosimbionu. Priešingai — kai simbiontas gyvena šeimininko paviršiuje, kalbama apie ektosimbiozę. Be to, santykiai gali būti privalomieji (obligatiniai) — kai viena arba abi rūšys negali išgyventi atskirai, arba laikini / fakultatyvūs — kai gyvenimas kartu nėra būtinybė.
Tipai
- Mutualizmas – abipusė nauda. Abu partneriai gauna pranašumų (pvz., maistinė parama, apsauga, medžiagų apykaitos pagalba).
- Komensalizmas – vienam partneriui nauda, kitam neutralu. Komensalas naudojasi šeimininko ištekliais arba buveine, nekenkdamas jam.
- Parazitizmas – vienas partneris gauna naudą, kitam padaroma žala; parazitas gali silpninti ar net žudyti šeimininką.
- Amensalizmas – vienas organizmas yra neigiamai paveiktas kito veiklos, bet poveikis priešingam partneriui neutralus (rečiau minimas kaip simbiozės forma).
Pavyzdžiai
Simbiozė paplitusi visose ekosistemose ir daugybėje taksonų. Atrodo, kad praktiškai nėra aukštesniųjų augalų ar gyvūnų, kurie neturėtų simbiontų. Tipiniai pavyzdžiai:
- mikorizė, t. y. augalų šaknų ir grybų santykis, kuriame grybai padidina augalų vandens ir maisto medžiagų pasisavinimą, o mainais gauna angliavandenių;
- grybų ir dumblių ryšys, sudarantis kerpes — abi pusės prisitaiko ir išgyvena ten, kur atskirai negalėtų;
- simbiotinės bakterijos virškinimo trakte, pavyzdžiui, kai kurios vabzdžių ir stuburinių gyvūnų žarnyno flora padeda skaidyti maistą, gaminti vitaminus ir apsaugoti nuo patogenų — žmonės taip pat turi tankią ir funkciškai svarbią žarnyno mikrobiotą;
- koralai ir jų dumbliai (zooxanthellae) — dumbliai aprūpina koralus produktais iš fotosintezės, o koralai suteikia apsaugą ir maisto medžiagas;
- azotą fiksuojančios bakterijos šaknų gumbuose (pvz., rūšių, susijusių su ankštiniais augalais), kurios praturtina dirvą azotu.
Evoliucinė reikšmė
Simbiozė turi didžiulę evoliucinę reikšmę: per sąveikas tarp organizmų susiformavo naujos funkcijos, prisitaikymai ir net nauji gyvūnų bei augalų rūšių ypatumai. Dauguma tokių asociacijų vyksta ne tik tarp skirtingų rūšių, bet ir tarp organizmų iš skirtingų karalysčių, pavyzdžiui, tarp grybų ir augalų arba gyvūnų ir bakterijų. Galiausiai šiandieninių ląstelių sandara pati liudija simbiotinę kilmę: visų eukariotų ląstelėse yra organelių, kilusių iš senų simbiotinių įvykių, prasidėjusių prieš mažiausiai milijardą metų. Mitochondrijos ir plastidės yra pagrindiniai tokios endosimbiozės pavyzdžiai — tai pokyčiai, kurie leido atsirasti sudėtingesnėms, energiją efektyviau naudojančioms gyvoms ląstelėms.
Apibendrinant: simbiozė yra universalus ir evoliuciniu požiūriu lemiamas biologinių sistemų bruožas — ji formuoja ekologines bendrijas, palaiko gyvybinių procesų tinklus ir skatina naujų gyvybės formų kilmę bei prisitaikymą.
Akloji krevetė kasa urvą, o žuvytė gobija stebi aplinką
Apibrėžimas
Simbiozės apibrėžimas yra prieštaringas. Vieni mano, kad simbiozė turėtų reikšti tik ilgalaikę abipusę sąveiką, o kiti - kad ji turėtų būti taikoma visų rūšių ilgalaikei biologinei sąveikai.
Po 130 metų trukusių diskusijų dabartiniuose biologijos ir ekologijos vadovėliuose dabar vartojamas pastarasis "de Bary" apibrėžimas arba dar platesnis apibrėžimas (kur simbiozė reiškia visų rūšių sąveiką). Siaurasis apibrėžimas (kai simbiozė reiškia tik mutualizmą) nebenaudojamas.
Plačiausias apibrėžimas apima parazitizmą (kai vienam organizmui padedama, o kitam kenkiama), mutualizmą (kai abiem organizmams padedama), komensalizmą (kai vienam organizmui padedama, o kitam nekenkiama) ir konkurenciją (kai abiem organizmams kenkiama).
Lapuočių nimfas saugo mėsinių skruzdėlių armija. Skruzdės maitinasi nimfų išskyromis.
Simbiozės tipai
Įvairios simbiozės formos:
1 tipas: partneriai laiko savo kūnus atskirai
Simbiozė ne visada naudinga abiem partneriams. Taip gali nutikti:
- parazitizmas, kai asociacija yra nenaudinga vienai iš dviejų šalių. Vienas iš jų gali net sunaikinti arba nužudyti kitą. (+ –)
- mutualizmas, kai asociacija yra naudinga abiem (+ +)
- komensalizmas, kai vienas asociacijos narys gauna naudos, o kitas - ne (+ 0).
- konkurencija, kai abu asociacijos nariai kovoja dėl maisto ar kitų poreikių. (– –)
2 tipas: partneriai gyvena kaip vienas organizmas
Tokia simbiozė vadinama endosimbioze. Pavyzdžiai:
- Rhizobia: azotą fiksuojančios bakterijos, gyvenančios žirninių šeimos augalų šaknų gumbuose.
- Vienaląsčiai foramai, kurių ląstelėje yra vienaląstis dumblis. Tai yra fakultatyvinis tipas, t. y. jie gali tai daryti, bet gali ir nedaryti. Platesnė versija yra idioplastinė endosimbiozė. Šiuo atveju foramas sunaudoja dumblį, bet išlaiko jo chloroplastus darbinėje būsenoje.
- Žalieji dumbliai jūrinių daugialąsčių kirmėlių viduje.
- Vienaląsčiai dumbliai rifus statančių koralų viduje.
- Bakterijos, esančios vabzdžių ir stuburinių gyvūnų žarnyne, kurios virškina augalų celiuliozę. Tai "privalomi" simbiontai, t. y. šeimininkas privalo jas turėti.
- Ličianas: grybelis ir dumblis arba bakterija.
- Mikorizė: grybų hifai ir medžių šaknys.
Beveik neabejotina, kad taip susiformavo eukariotų ląstelė. Tai ląstelės tipas, iš kurio sudaryti visi gyvūnai ir augalai. Ląstelės viduje esančiose organelėse, pavyzdžiui, mitochondrijose ir chloroplastuose, yra šiek tiek DNR. Ši DNR yra kažkada buvusios atskiros bakterijos liekana. Teorija teigia, kad eukariotų ląstelė išsivystė susiliejus keliems bakterijų arba archėjų organizmams.
Trys simbiotinių santykių tipai: komensaliniai (I), parazitiniai (II) ir mutualistiniai (III).
Žuvytė klounas jūros anemone
Rhizobia bakterijos gumbuose fiksuoja azotą
Monotropa uniflora - žydintis augalas, parazituojantis tam tikruose grybuose.
Dardanus pedunculatus Krabas eremitas, prie kurio kiauto prisitvirtinę simbiotiniai anemonai Calliactis sp. Anemonai apsaugo savo dygliuojančiomis ląstelėmis, o judrumą jie gauna iš krabo.
Simbiozės pavyzdžiai
- Abipusės simbiozės pavyzdys - atogrąžų jūrų anemonų čiuptuvuose gyvenančių klounų santykiai. Žuvys klounai saugo anemoną nuo kitų žuvų. Klounų išskiriamos atliekos yra gyvybiškai svarbios maistinės medžiagos, be to, naktį jie gali padidinti savo šeimininkų deguonies atsargas. Žaizdoti anemonų čiuptuvai saugo anemonines žuvis nuo plėšrūnų. Ypatingos klounų gleivės apsaugo žuvis nuo dygliuojančių spyglių.
- Kitas pavyzdys - žuvys gobijos, kurios kartais gyvena kartu su krevetėmis. Krevetė iškasa ir išvalo smėlyje esantį urvą, kuriame gyvena ir krevetė, ir žiobris. Krevetė yra beveik akla, todėl būdama virš žemės paviršiaus yra pažeidžiama plėšrūnų. Priartėjus plėšrūnui, gobija uodega paliečia krevetę kaip signalą. Kai tai įvyksta, ir krevetė, ir gobijus greitai pasitraukia į urvą.
- Kerpės yra glaudus grybo ir dumblio derinys. Dumblis gyvena grybo viduje, o šis, norėdamas išgyventi, turi turėti dumblių. Kita vertus, dumblis gali išgyventi ir vienas. Šios sąjungos rezultatas - plokščios, spalvotos kerpės, kurios auga ant uolų ir kitų paviršių atvirame ore.
- Žolėdžiai turi žarnyno bakterijų, kurios padeda jiems virškinti augalines medžiagas. Augalų ląstelių sienelės yra sudarytos iš celiuliozės, ir beveik nė vienas gyvūnas nėra sukūręs fermento, kuris virškintų šią medžiagą. Todėl bent jau žolėdžiams, kurie minta lapais, bakterijos yra būtinos.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra simbiozė?
A: Simbiozė - tai glaudūs ir ilgalaikiai santykiai tarp skirtingų rūšių, kurios gyvena kartu.
K: Kas sukūrė terminą "simbiozė"?
A: Šį terminą 1879 m. pavartojo Antonas de Bary.
K: Kas yra endosimbiontas?
A: Endosimbiontas - tai organizmas, gyvenantis kitos rūšies organizme, arba mikroskopinis simbiontas, gyvenantis šeimininko ląstelėse.
K: Kiek svarbūs simbiotiniai ryšiai didesniems organizmams?
A: Simbiotiniai santykiai yra labai svarbūs didesniems organizmams, kurie daugeliu atvejų negalėtų gyventi taip, kaip gyvena be simbiontų.
K: Ar žmonės yra išimtis, kai kalbama apie simbiotinius santykius?
Atsakymas: Ne, žmonės nėra išimtis, kai kalbama apie simbiotinius santykius.
K: Kokie yra šių ryšių tarp skirtingų karalysčių organizmų pavyzdžiai?
A: Mikorizė aukštesniuose augaluose ir žarnyno flora vabzdžiuose ir stuburiniuose yra skirtingų karalysčių organizmų tarpusavio ryšių pavyzdžiai.
K: Kokią reikšmę simbiozė turėjo gyvybės evoliucijai?
A: Simbiozė buvo labai svarbi gyvybės evoliucijai, nes dauguma aukštesniųjų augalų ar gyvūnų turi simbiontų, o visų eukariotų ląstelėse yra organelių, kurios yra senovinių simbiotinių santykių palikuonys.
Ieškoti