Sådan fungerer symbiose

Når to organismer af forskellige arter eksisterer i tæt fysisk kontakt til fordel for begge organismer, det er symbiose . Symbiose kan forekomme mellem dyr, planter, svampe eller enhver kombination deraf. Hver organisme bidrager med noget, der gavner den andens overlevelse, og får igen sin egen overlevelsesfordel.

Nogle symbioter er så tæt sammenflettet, at det er svært at sige, hvor den ene organisme ender, og den anden begynder. Og i tilfælde af plante/dyr -symbioter, det kan være svært at sige, om organismerne er planter, dyr, eller lidt af begge dele.

Symbioter er ikke tegneseriedyr, der lever og arbejder sammen i perfekt harmoni. De fleste symbioter aner ikke, at de hjælper et andet væsen. De overlever bare på den måde, der fungerer bedst for dem, en instinktiv adfærd drevet af naturlig selektion.

Du har sikkert ikke indset, at du selv er en symbiote. Eller at livet på Jorden sandsynligvis ikke ville eksistere uden symbiose. Eller at symbiose måske var ansvarlig for udviklingen af ​​det flercellede liv. Eller at nogle forskere mener, at hele planeten er en kæmpe symbiotisk organisme. Nogle gange er symbiose temmelig underlig. Vi vil undersøge det underlige (og måske finde ud af, at det trods alt ikke er så underligt) i denne artikel.

Et af de mærkeligste tilfælde af symbiose er tilfældet med acoel flatworm, Convoluta roscoffensis . Disse små orme lever langs kyster og ligner masser af tang. Ormene selv er gennemsigtige, men inden i dem lever platymonasalger, som indeholder klorofyl og er i stand til fotosyntese. De giver ormene en grøn farve.

Algerne absorberer sollys gennem ormenes klare hud og fotosyntetiserer mad - mad nok, at ormene ikke har et fungerende fordøjelseskanal eller endda arbejdende mund. Algerne genbruger endda ormenes affaldsstoffer, og gennemgå hele livscyklusser inde i ormens kroppe.

1. De mange former for symbiose
2. Evolutionen af ​​symbiose
3. Er du en symbiote?
4. Symbioter overalt

De mange former for symbiose

Den traditionelle definition af symbiose er en gensidigt fordelagtigt forhold, der involverer tæt fysisk kontakt mellem to organismer, der ikke er den samme art. De fleste biologer overholder stadig denne definition. Nogle biologer, imidlertid, betragter ethvert interspecialt forhold, der involverer hyppig tæt kontakt, som symbiose, uanset hvilken af ​​organismerne der gavner. Dette inkluderer kommensalisme , hvor den ene organisme gavner, og den anden slet ikke påvirkes meget, og parasitisme , hvor den ene organisme gavner, og den anden tager skade. I denne artikel vil vi fokusere på gensidigt fordelagtig symbiose.

Der er flere former for symbiose. I nogle tilfælde, organismerne kræver det symbiotiske forhold for at overleve. Dette er kendt som obligatorisk symbiose . I andre tilfælde, det symbiotiske forhold giver hver organisme en større chance for at overleve, men er ikke absolut nødvendig. Dette er kendt som fakultativ symbiose . Symbiotiske forhold er ikke altid symmetriske - de kan være obligatoriske for den ene organisme og fakultative for den anden.

Den "tæt fysiske kontakt" del af definitionen er værd at se nærmere på. I de fleste tilfælde, det er ret ligetil - en organisme kan slå sit hjem direkte på en anden organismes krop, eller endda leve inde i den. Men biologer overvejer også det biokemiske forhold mellem to organismer. Hvis de genererer og deler enzymer, proteiner, gasser eller andre kemikalier, så kan de også siges at være symbioter.

Endosymbiotes leve inde i en anden organisme. Og indenfor, biologer mener virkelig inde - mellem cellerne eller i kroppens væv (som spolormen). Ectosymbiotes lever på kroppen af ​​en anden organisme. (Bemærk, at organismer, der lever i en andens fordøjelseskanal, betragtes som ectosymbiotes. Tilsyneladende lever det i en andens tarm ikke som et nært nok forhold til biologer til at kalde dem endosymbiotes.)

Planter og svampe indtager helt forskellige kategorier inden for taksonomi. Alligevel er deres liv så fuldstændig sammenflettet, at omkring 90 procent af alle planterne i verden har deres egne svampe "partnere", der giver dem mulighed for at overleve [kilde:Wakeford]. Den pågældende svamp er mykorrhizal. Mange mykorrhizalsorter lever i tæt forbindelse med træer og andre planter, trække næringsstoffer fra dybt under jorden og levere dem til træet i bytte for en andel af energien (i form af sukker), der produceres af træets fotosyntese. De svampe og paddehatte, der ofte ses omkring træernes bund, er faktisk reproduktionsorganerne i store underjordiske svampenetværk, som planter bruger for at få næringsstoffer mere effektivt.

Evolutionen af ​​symbiose

Evolution kan virke temmelig forbløffende i sig selv. De varierede og specifikke tilpasninger, der bruges af mange organismer, kan til tider synes at trodse logik. Symbiose får det kun til at virke mere usandsynligt - hvordan kunne to separate arter udvikle træk, der tilfældigvis passede så perfekt sammen? Faktisk, mange mennesker, der sætter spørgsmålstegn ved evolution, peger på symbiose som "bevis" på, at disse ikke kunne ske naturligt.

Naturligt udvalg er nøglen til at forstå, hvordan symbiose udvikler sig. I en given befolkning, nogle organismer vil have træk, der er mere fordelagtige ved vellykket reproduktion end andre. Organismer med disse egenskaber er derfor mere tilbøjelige til at overføre dem til efterfølgende generationer, mens dem uden dem har en større chance for at dø, før de formerer sig. Dermed, gennem mange generationer, befolkningen vil have en tendens til at ligne mere og mere de personer med de succesrige træk.

Egenskabernes succes eller fiasko afhænger af befolkningspres - omstændigheder, der gør det sværere for enkeltpersoner at overleve. Træk, der tillader et væsen at drage fordel af de andre livsformer i sit miljø, vil være lige så vellykkede som de træk, der gør det muligt at undslippe (eller spise) dem.

De fleste symbiotiske forhold startede sandsynligvis som fakultative. Gennem mange generationer, organismerne kom mere til at afhænge af symbiosen, fordi det naturlige udvalg begunstigede disse egenskaber og ikke andre. Til sidst, symbiosen blev den eneste kilde til maden, ly, enzym eller hvad som helst andet symbioterne stammer fra hinanden.

En anden måde at se på symbiose er som evolutionens værktøjskasse. Træer har brug for de næringsstoffer, der findes dybt inde i jorden. De kunne udvikle mere effektive rodsystemer, der ville tillade dem at udvinde disse næringsstoffer selv - faktisk mange træer har. Men dette kan tage meget tid (titusinder af år eller mere) og sker muligvis slet ikke. Det er bare sådan, at svampe allerede har denne evne. Når de to arter befinder sig i umiddelbar nærhed, det er meget hurtigere at udvikle en måde at inkorporere det "værktøj", der allerede er tilgængeligt for den anden organisme, end at genopfinde hjulet.

Nogle biologer er fortalere for en teori kendt som symbiogenese . Denne teori, som har en ganske udbredt accept, antyder, at symbiose faktisk er nøglen til oprindelsen til komplekst liv på Jorden. Symbiogeneseteoretikere tror, ​​at stadig mere diversificerede mikrober indgik i en række symbiotiske forhold, med forskellige mikrober, der udfører de opgaver, der er afgørende for den mikrobielle eksistens. Disse relationer udviklede sig til et tæt integreret netværk af gensidige mikrober, hver fungerer som en tandhjul i maskinen. De udviklede til sidst et kabinet, der omsluttede dem alle. Mikroberne, der udgjorde dette "team", blev dele af en celle:mitokondrier, kerner, ribosomer.

Mange planter er afhængige af dyr for at hjælpe dem med at få pollen fra støv fra en plante til ægget på en anden plante. Disse planter har udviklet blomster, der tiltrækker bestøvere enten efter farve eller duft. I et symbiotisk forhold, blomsten indeholder nektar, en sød, energirigt materiale, der giver insektet, flagermus eller fugl en ernæringsmæssig fordel. Når dyret går videre til den næste blomst for mere nektar, den fører uforvarende pollen dertil, opnå plantens mål om bestøvning. Nogle dyr har udviklet meget specialiserede træk, såsom formede næb eller snabel, at trække nektar effektivt ud. Blomsterne, på tur, kan være specifikt formet til kun at tillade en bestemt dyreart at få nektar fra dem. Dette gør det muligt for planten at monopolisere dyrets bestøvningsindsats, da det ikke flitter rundt til andre plantearter.

Er du en symbiote?

Er du en symbiote? Absolut. Din fordøjelseskanal indeholder billioner af bakterier og andre mikroorganismer. Faktisk, det meste af massen af ​​fækalt stof består af bakterier. Disse bakterier tjener en række funktioner, men de nedbryder primært ting, som vores fordøjelsessystem ikke er i stand til at behandle af sig selv. For eksempel, en masse kulhydrater kommer ufordøjet til tarmene. Bakterierne der bryder kulhydraterne ned i forskellige syrer, der kan absorberes og behandles. Resultatet:Vi får flere næringsstoffer og kalorier fra vores mad. Antibiotika kan dræbe mange af disse bakterier, reducere vores fordøjelseseffektivitet, indtil de vokser tilbage [kilde:University of Glasgow]. Bakterierne, for deres del, få en fast forsyning af mad leveret direkte til dem.

Denne fordøjelseshjælp er en stor fordel for mennesker med begrænset adgang til madressourcer. De skal få alle de kalorier, de kan, fra deres mad. Imidlertid, forskere har undersøgt bidrag fra tarmbakterier til udbredt fedme i vestlige nationer. Eksperimenter har vist, at mus opdrættet i et sterilt miljø, uden bakterier, der hjælper fordøjelsen, forblev magert, selvom de blev fodret med et højt kalorieindhold, fedtfattig kost [kilde:PNAS]. Manipulering af vores eget symbiotiske forhold til tarmbakterier kan føre til udviklingen af ​​en effektiv slankepille.

Bakterierne i din tarm er ret komplekse, giver fordele, vi ikke helt forstår endnu. Nogle forskere tror, ​​at de kan hjælpe vores immunsystem ved at give "praksis, "giver os mulighed for at producere antistoffer, der beskytter os mod mere skadelige mikrober. Faktisk tarmbakterier selv kan være meget skadelige for os, hvis de bevæger sig ud af fordøjelseskanalen ind i blodbanen. De kan også udkonkurrere mikrober, der ville være skadelige, hvis de var i stand til at flytte ind og leve i vores tarm.

I Marvel -tegneserieuniverset, en fremmed race kendt som Symbiotes har gentagne gange plaget jordens borgere, især superhelten Spider-Man. Han stødte på den første Symbiote, da de begge blev transporteret sammen af ​​et kosmisk væsen-Spider-Man troede, at det simpelthen var et sort kostume lavet af fremmed materiale, før han indså, at det var et levende væsen. Symbioten blev senere overført til psykisk forstyrret reporter Eddie Brock, danner det uhyrlige væsen kendt som Venom. Reproducerer aseksuelt via spirende, Symbiotens første afkom knyttet til en seriemorder og blev det væsen kendt som Carnage.

Det blev til sidst afsløret, at Symbiote -racen var parasitisk, invaderer hele planeter, binde sig til de levende væsener de fandt og fortære dem. De kan være ansvarlige for udryddelsen af ​​titusinder af arter, da de rejste fra planet til planet over hele galaksen. Spider-Man's Symbiote var en vanvittig udstødning af sin parasitære race.

Symbioter overalt

Symbiotiske forhold er ikke sjældne. Her er nogle særligt fede eksempler:

Cecropia træer og Azteca myrer

Cecropia træer har hule stammer, og indeni udskiller de en sukkerholdig væske, der er nærende for myrer. Azteca -myrer koloniserer træerne, fylder stammen med millioner af myrer, der modtager husly og mad fra træet. Træet er sårbart over for vinstokke, som kan vokse på det, veje det ned eller kvæle det. Azteca myrer patruljerer Cecropia og bruger deres kæber til at skære væk vinstokke.

Renere fisk

Der er mange eksempler på fisk, der hjælper med at rense de parasitære bakterier og svampe fra andre fiskes kroppe (eller endda inde fra munden). Pilotfisken, klient fisk, renere leppefisk og seniorita fisk spiser alle parasitter fra andre arter, får et godt måltid. De andre fisk får beskyttelse mod den skade, disse parasitter ville forårsage, hvis de ikke blev kontrolleret. De stopper ikke kun aggressiv adfærd for at tillade rensefisk at udføre deres arbejde, de har været kendt for at gå ud af deres måde at besøge dem.

Der findes også renere forhold ud af vandet. Egrets, oksehakker, plovers og brunhovede cowbirds bruger alle en god del af deres liv på at ride rundt på andre dyr. Fuglene fjerner insekter, flåter og andre parasitter at spise. Plovers hopper ind i munden på solende krokodiller for at spise igler. Dyrene (zebraer, bison, vortesvin, husdyr) holdes rene for skadelige insekter. Rensefuglene fungerer også som alarmsystem, underrette deres vært, når der er fare.

Honningguider

En fuglearte, der kaldes honningguiden, foretrækker at spise bivoks og bi -larver. Imidlertid, den er ikke stor nok til at bryde bikuber. For at opnå dette, den finder et nærliggende pattedyr, undertiden et menneske eller en grævling-lignende væsen kaldet en ratel. Det hopper derefter rundt for at få opmærksomhed og fører derefter sin "assistent" til bikuben. Assistenten vil have honningen, så det åbner bikuben for at spise den, udsætte voksen og larverne for honningguiden.

Rhizosfæren

Planter har brug for nitrogen. Det er et vigtigt næringsstof, vigtigt for en sund vækst. Imidlertid, planter mangler mekanismen til at udtrække nitrogen fra luften. De kan få det fra jorden, hvis jorden tilfældigvis er frugtbar, men forsyningen kan let tømmes. I et perfekt eksempel på "evolutionens værktøjskasse" aspekt af symbiose, visse planter har fundet en anden art, der har evnen til at ekstrahere (eller "fikse") nitrogen fra luften. Bælgfrugter, en plantefamilie, der omfatter kartofler, jordnødder og mange andre, binding med rhyzobia -bakterier. Bakterierne vokser faktisk i knuder på bælgfrugternes rødder. Bælgplanten giver den energi, der er nødvendig for, at rhyzobien kan bryde de stærke kemiske bindinger i frit nitrogen, og rhyzobien producerer nitrogen til planten, plus nok til at holde den omgivende jord frugtbar i årevis.

Gaia -teorien, først populariseret i 1970'erne, antyder, at Jorden selv er en levende organisme, der eksisterer i symbiose med alle de andre livsformer, der lever på den. Denne teori bruges til at forklare det relativt stabile miljø på Jorden, der tillader liv at trives. Temperaturer, atmosfærisk sammensætning, madforsyninger - de kan variere meget fra et sted til et andet og over tid, men de har en tendens til at svinge omkring stabile midtpunkter.

En af de almindeligt accepterede definitioner af liv inkluderer evnen til at reproducere. Nogle tilhængere af Gaia -teorien antyder, at Gaia kan, faktisk, være i stand til at reproducere. Mennesker er nu i stand til at forlade Jorden, og vi er måske kun få årtier fra at kunne rejse til andre planeter. Kolonister på Mars ville være som frø, spreder Jordens biosfære til andre verdener.

Masser mere information

relaterede artikler

• Sådan fungerer evolution
• Sådan fungerer naturligt udvalg
• Sådan fungerer migrering af dyr
• Sådan fungerer menneskelig migration
• Hvordan Animal Camouflage fungerer
• Sådan fungerer bioluminescens
• Sådan fungerer befolkningen
• Sådan fungerer DNA
• Sådan fungerer sex
• Udvikler chimpanser sig i naturen?
• Hvad sker der, når dyr udvikler sig isoleret?

Kilder

• Bäckhed, Fredrik, Manchester, Jill K., Semenkovich, Clay F. og Gordon, Jeffrey I. "Mekanismer, der ligger til grund for modstanden mod kostinduceret fedme i kimfrie mus." Procedure fra National Academy of Sciences i Amerikas Forenede Stater, 16. januar, 2007. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=17210919
• Margulis, Lynn. Symbiotic Planet:Et nyt blik på evolution. Grundlæggende bøger, Marts 2000.
• Perry, Nicolette. Symbiose:Nature in Partnership. Blandford, April 1990.
• University of Glasgow. "Den normale tarmflora." http://web.archive.org/web/20040526195616/http://www.gla.ac.uk/department/humannutrition/students/resources/meden/Infection.pdf
• Wakeford, Tom. Liaisons of Life:From Hornworts to Hippos-Hvordan den beskedne mikrobe har drevet udviklingen. Wiley; Ny Ed -udgave (29. marts, 2002).
• Ung, Allen M. Bor sammenflettet:Forhold mellem planter og dyr. Franklin Watts (oktober 1996).