Jaké jsou příklady symbiózy?

Všechny složky živočišného a rostlinného světa jsou úzce propojeny a vstupují do složitých vztahů. Některé jsou pro účastníky přínosné nebo dokonce životně důležité, například lišejníky (výsledek symbiózy houby a řasy), jiné jsou lhostejné a další škodlivé. Na základě toho je zvykem rozlišovat tři typy vztahů mezi organismy: neutralismus, antibióza a symbióza. Ten první ve skutečnosti není nic zvláštního. Jde o vztahy mezi populacemi žijícími na stejném území, ve kterých se vzájemně neovlivňují a neinteragují. Ale antibióza a symbióza jsou příklady, které jsou velmi běžné, jsou důležitými složkami přirozeného výběru a podílejí se na divergenci druhů. Pojďme se na ně podívat podrobněji.

Symbióza: co to je?

Symbióza je obvykle chápána jako zvláštní vztah mezi organismy, ve kterém mají prospěch oba partneři nebo jen jeden. Tento termín poprvé použil německý mikrobiolog a botanik G.A. de Bary. Založil ji studiem lišejníků (na fotografii jsou výsledkem symbiózy řas a hub) a postavil ji do kontrastu s parazitismem. Existuje několik forem vzájemně výhodného soužití: mutualismus, kooperace, komenzalismus.

Mutualismus

Jde o celkem běžnou formu vzájemně výhodného soužití organismů, kdy je existence jednoho partnera bez druhého nemožná. Nejznámějším případem je symbióza houby a řasy (lišejníků). Navíc první přijímá fotosyntetické produkty syntetizované druhým. A řasa extrahuje minerální soli a vodu z hyf houby. Žít odděleně je nemožné.

Komensalismus

Komenzalismus je ve skutečnosti jednostranné využívání jednoho druhu druhým, aniž by na něj působily škodlivé účinky. Může mít několik podob, ale existují dvě hlavní:

1. Nájem (sinoikia), tedy poskytování jiného typu přístřeší. Příklady symbiózy v přírodě v této podobě jsou velmi četné. Zejména samice kareproktu kamčatského klade vajíčka pod skořápku kraba a hořčák sladkovodní klade vajíčka do plášťové dutiny mlže – bezzubého.
2. Freeloading, neboli epicoikia. Jeden druh (komensál) ​​se připojuje k jinému (hostiteli) nebo žije v jeho blízkosti, živí se zbytky potravy a někdy se s jeho pomocí pohybuje. Freeloading je charakterizován jako jedna z cest k parazitismu. Na fotografii jsou žraloci a piloti, kteří je často sledují v celých školách a živí se zbytky.

Všechny ostatní jsou do určité míry modifikacemi těchto dvou forem. Například entoikia, kdy jeden druh žije v těle druhého. To je pozorováno u kaprovitých ryb, které využívají jako domov kloaku holothurianů (druh ostnokožců), ale mimo ni se živí různými drobnými korýši. Nebo epibióza (některé druhy žijí na povrchu jiných). Zejména vilové se na keporkacích cítí dobře, aniž by je vůbec rušili.

Spolupráce: popis a příklady

Spolupráce je forma vztahu, ve kterém mohou organismy žít odděleně, ale někdy se sjednotit pro společný prospěch. Ukazuje se, že jde o volitelnou symbiózu. Příklady:

• Mořské sasanky a krabi poustevníci, kteří se usazují v prázdných lasturách měkkýšů; nosí ho všude spolu s polypem, čímž zvětšuje prostor pro chytání kořisti, a tím si poskytuje ochranu.
• Velké ryby a krevety, které si čistí těla od parazitů a odumřelých buněk.
• Velcí kopytníci a ptáci, kteří klují parazity (klíšťata) ze srsti nebo při línání vytrhávají cáry zimní vlny a používají ji ke stavbě hnízd.

Zvířecí symbióza: příklady

Vzájemná spolupráce a soužití ve zvířecím prostředí není nic neobvyklého. Zde jsou jen některé z nejzajímavějších příkladů.

• Medový vodicí pták a jeho společníci, například medvěd, a často i lidé. Sama se živí pouze včelími larvami a voskem, ale nemůže je získat, a tak začíná aktivně volat pomocníky a vydávat hlasité zvuky. Větší spojenci zničí hnízdo a ona si vesele pochutnává na společné kořistí.
• Bizon a kovboj. Hustá srst se stává útočištěm parazitů a způsobuje zvířeti mnoho nepříjemností. Zde přichází na pomoc opeřený pomocník, který vše uklízí a na oplátku dostává potravu a úkryt, uniká před zimou v hustém krytu. Podobná vzájemná pomoc je pozorována u mangusty a prasete bradavičnatého (na obrázku).

Symbiotický vztah mezi rostlinami

Rostlinná symbióza je velmi častá, a když se pozorně podíváte na svět kolem nás, můžete to vidět i pouhým okem.

• Některé druhy hub a stromů, když žijí společně, vytvářejí mezi sebou mykorhizu. Například bříza a hřib.
• Lišejníky jsou příkladem symbiózy dvou rostlinných organismů, které každý zná ze školních kurzů biologie.
• Epifytické (neparazitické) rostliny jsou „nájemníky“ (komenzalismus) na stromech, které jim slouží jako stanoviště, nikoli však jako zdroj živin. Získávají je z odumírajících tkání a sekretů hostitele. Epifyty zahrnují řasy, mechy, kapradiny, lišejníky, které samy představují symbiózu houby a řasy, a kvetoucí rostliny.

Symbióza (příklady) zvířat a rostlin

• Tropická rostlina myrmecodia a mravenci: žijí v zesílených stoncích, poskytují ochranu před jiným hmyzem a zároveň získávají domov.
• Nejvýraznějším případem v doslovném slova smyslu je mořská sasanka a klaun (na obrázku), který čistí dravou rostlinu od zbytků potravy a dostává za to ochranu a úkryt.

Příklady jsou velmi četné a mnoho vztahů mezi různými prvky rostlinného a živočišného světa je stále špatně pochopeno.

Co je to antibióza?

V podstatě se jedná o opačný proces symbiózy, ve kterém dvě populace interagují a jedna nebo obě mají na tu druhou ohromný vliv. To znamená, že se jedná o antagonistický typ vztahu. Antibióza může existovat ve třech formách: kompetice, predace a parazitismus. Příkladem prvního případu je potlačení růstu mikroorganismů houbami, které produkují antibiotika. Při predaci používá jeden druh jiný jako potravu a zabíjí ho (lišky a zajíci, lvi a pakoně).

Při parazitismu využívá jeden druh druhý jako zdroj potravy a stanoviště. Paraziti mohou být dočasní (komáři, pijavice) nebo stálí (škrkavka, vši, tasemnice).

Symbióza, jejíž příklady lze nalézt téměř na každém kroku, včetně lidského života, jako součást přirozeného výběru, je důležitou součástí evoluce jako celku.

Symbióza byla kdysi považována za poměrně vzácný jev – spíše za kuriozitu než za pravidlo. Když se v 60. letech XNUMX. století zjistilo, že lišejníky jsou symbiotické komplexy hub a řas, vědci byli strašně překvapeni (wow, jaké má matka příroda vrtochy!).

Od té doby se toho hodně změnilo. Již na počátku 20. století někteří význační myslitelé naznačovali, že symbióza a spolupráce mohou hrát obrovskou roli ve vývoji života na Zemi. Přestože v biologii stále dominuje „organism-centric“ přístup, dnes vědci jasně chápou, že symbióza je hlavní cestou evoluce, bez níž by progresivní rozvoj života na Zemi byl extrémně obtížný, ne-li nemožný.

Skutečně „autonomní organismus“, utvořený a žijící bez účasti jakýchkoli symbiontů, je stále třeba hledat v přírodě. Většina živých bytostí obývajících planetu jsou ve skutečnosti „superorganismy“ – složité symbiotické komplexy.

Člověk není výjimkou. Každá naše buňka dostává potřebnou energii z mitochondrií – potomků symbiotických bakterií. Mnoho našich genů jsme získali z virů, nejrůznějších „sobeckých“ fragmentů DNA a mobilních genetických prvků. Náš metabolismus je do značné míry určován četnými mikroby, které tvoří naši střevní flóru. A i když se podíváme do nitra kteréhokoli z těchto mikrobů, najdeme i symbiontní kohabitující (plazmidy, fágy, transpozony).

Střevní mikroflóra promění člověka v „superorganismus“. Odhaduje se, že střevo dospělého člověka obsahuje více než 1 kg mikroorganismů patřících ke stovkám různých druhů. Jejich přesné druhové složení není známo. Mikrobiologové znají od vidění jen pár desítek typických zástupců, které lze pěstovat na umělých půdách. Jak se ukázalo relativně nedávno (a tento objev byl pro mikrobiology šokem), většina mikroorganismů existujících v přírodě neroste na umělých médiích.

V „explicitní formě“, pomocí metagenomické analýzy, pomocí genů pro ribozomální RNA bylo možné identifikovat pouze 72 druhů bakterií (z toho 60 nekultivovaných a 16 nových pro vědu) a jeden typ archaea-methanogenů, ale počet mikrobů je statisticky zdůvodněno alespoň 300.

Na základě analýzy byly stanoveny nejdůležitější metabolické funkce vykonávané mikroby v lidském střevě. Jedná se především o trávení rostlinných polysacharidů, které nemohou být tráveny enzymy zakódovanými v lidském genomu. S těmito těžko stravitelnými sacharidy se potýkají především fermentující bakterie, které vylučují nízkomolekulární organické kyseliny jako konečné produkty metabolismu. Co je však pro fermentující bakterie odpadní produkt, je pro člověka zcela poživatelná látka, která je aktivně absorbována střevním epitelem. Odhaduje se, že lidé přijímají asi 10 % kalorií z tohoto neobvyklého zdroje (tento odhad platí pro vyznavače typické „evropské“ stravy). Zamyslete se nad tím, co to znamená: nejsou to bakterie, které se živí naším odpadem, jak by si někdo mohl myslet, ale právě naopak!

Fermentující bakterie kromě látek poživatelných pro člověka produkují jako vedlejší produkt také molekulární vodík, který je sám sobě škodlivý a narušuje jejich růst a životně důležitou činnost. Aby proces trávení rostlinných polysacharidů proběhl efektivně, musí někdo neustále zužitkovat vzniklý vodík. Přesně to dělají metanogenní archaea. Během metanogeneze dochází k absorpci vodíku a oxidu uhličitého a uvolňování metanu.

V „celkovém genomu“ střevní flóry se výrazně zvyšuje procento genů spojených se syntézou esenciálních aminokyselin a vitamínů. Mikrobi velmi usnadňují život lidem tím, že produkují značné množství těchto látek, které potřebujeme. Kromě toho má střevní flóra velký arzenál enzymů k neutralizaci toxických látek přítomných v našich každodenních potravinách, zejména rostlinných.

S přihlédnutím k aktuálním údajům je třeba člověka považovat za „superorganismus“, jehož metabolismus zajišťuje společná koordinovaná práce enzymů zakódovaných nejen v genomu Homo sapiens, ale také v genomech stovek druhů symbiotických mikroby. Navíc podíl lidských genů na celkovém genomu tohoto „superorganismu“ není větší než 1 %.

Mnohé z nejdůležitějších aromorfóz (progresivní evoluční přeměny) byly založeny na symbióze. S tím nejvýznamnějším z nich jsme se již seznámili – vznikem eukaryotické buňky, základu, ze kterého se následně vyvinuly všechny vyšší formy života. Následně se role symbiózy ve vývoji života vůbec nesnížila. Nejdůležitější funkční bloky moderní biosféry jsou zcela založeny na symbióze a symbiotických komplexech – „superorganismech“.

Schopnosti vyšších rostlin – hlavních producentů organické hmoty a kyslíku – by tedy byly velmi omezené bez symbiózy s bakteriemi schopnými převádět vzdušný dusík do formy přístupné rostlinám a s půdními houbami (mykorhiza), bez spolupráce s opylujícím hmyzem. a distributoři semen obratlovců .

Býložravci, hlavní spotřebitelé organické hmoty produkované rostlinami, nemohou účinně trávit rostlinnou potravu bez pomoci různých symbiotických bakterií a jednobuněčných eukaryot.

Nejživější a na život nejbohatší mořské ekosystémy korálových útesů jsou nemožné bez symbiózy korálových polypů s jednobuněčnými řasami – zooxanthellae.

Společenstva různých exotických, archaických a extrémních biotopů (jako jsou suchozemské a podvodní horké prameny, výpusti metanu a sirovodíku, slané laguny, podzemní vody atd.) také často představují složité symbiotické komplexy mikroorganismů, kterých se někdy účastní i vyšší organismy.

Vznik rostlin na zemi je výsledkem symbiózy. První suchozemské rostliny se objevily na konci siluru (před více než 400 miliony let). Nedávno paleontologové zjistili, že úplně první suchozemské rostliny žily v symbióze s houbami: měly skutečnou mykorhizu. Tyto rostliny ještě neměly skutečné kořeny – místo toho měly tzv. rhizoidy, které nebyly schopny samostatně nic z půdy absorbovat a sloužily pouze k jejich ukotvení v půdě a také, jak se nyní ukázalo, k zajištění symbiózy. s půdními houbami. Bez této symbiózy by se rostliny zřejmě vůbec nemohly dostat na zem. Symbióza rostlin s bakteriemi fixujícími dusík vznikla později a rostlinám k tomu stačilo jen nepatrně změnit genetické systémy, které si předtím vyvinuly pro interakci s mykorhizními houbami.

Symbióza s autotrofy otevírá velké možnosti pro mnoho vodních živočichů, zejména přisedlých (koelenteráty, houby, ascidia, někteří červi a měkkýši). Takové symbiotické komplexy jsou „superorganismy“, které kombinují vlastnosti rostlin a zvířat (výrazným příkladem jsou korálové polypy). Autotrofy dodávají hostiteli nejen organickou hmotu získanou jako výsledek foto- nebo chemosyntézy, ale také mu v některých případech pomáhají zbavit se konečných produktů metabolismu dusíku (například kyseliny močové nebo močoviny), které slouží jako cenná zdroj dusíku pro symbionty.

Soužití umožňuje každé ze složek symbiotického komplexu opustit ty biochemické funkce, které partner umí lépe, a soustředit se na to, co umí lépe. Například nodulové bakterie se téměř výhradně zabývají fixací dusíku a přesouvají péči o vše ostatní na hostitelskou rostlinu. Často se jeden partner specializuje na dodávání dusíku do systému, zatímco druhý se specializuje na dodávání uhlíku. S rozvojem symbiotického vztahu může symbiont zcela ztratit svou nezávislost a proměnit se v nedílnou součást svého majitele (nutno však přiznat, že i majitel ztrácí nezávislost a přestává být „autonomním organismem“).

Hranice mezi mutualistickou (vzájemně prospěšnou) a antagonistickou symbiózou je dosti libovolná a vratká. Například mnoho rostlinných a houbových symbióz během evoluce mohlo dlouhou dobu „balancovat“ na hranici vzájemnosti a antagonismu a převládající toky živin mohly opakovaně měnit svůj směr. Přímý přechod parazitismu v mutualismus je poměrně vzácný jev (např. „ochranné symbiózy“ rostlin s námelovými houbami, kdy původně parazitická houba začala chránit rostlinu před býložravci syntézou toxických látek). Ve většině případů se symbiotické systémy vyvíjejí z fragmentů společenstev (ekosystémů). Například symbiózy založené na biochemické spolupráci se ve většině případů vyvíjejí z kooperativních sdružení volně žijících organismů, které společně využívají nějaký zdroj, nebo z fragmentů „trofické pyramidy“ (symbiózy ekologických producentů s jejich konzumenty). Zvláštní a velmi překvapivý případ propojení trofického řetězce s biochemickou symbiózou představuje mořský měkkýš Elysia viridis, který se živí řasami. Tento měkkýš zvládá přesunout plastidy pozřených řas do vlastních buněk a udržet je tam dlouhodobě při životě, čímž získá schopnost fotosyntézy. Opravdový kříženec zvířat a rostlin.

A. Markov „Zrození složitosti“