Arter, der lever tæt sammen i symbiose, er langt ældre og langt mere almindelige, end du måske tror

Engang kendt kun til dem, der studerer biologi, er ordet symbiose nu meget brugt. Symbiose er det intime forhold mellem forskellige arter, der lever sammen. Det er meget mere almindeligt og ældre, end mange af os måske er klar over.

Et af de mest almindelige symbiotiske forhold er mellem forskellige arter af alger og svampe, eller mellem cyanobakterier (almindeligvis kendt som blågrønne alger, selvom det ikke er alger) og svampe. Disse parrede arter har form af lav.

Udtrykket symbiose blev først brugt i det 19. århundrede til at beskrive lavforholdet, som man mente var meget usædvanligt. Siden da har vi opdaget, at symbiose er normen snarere end undtagelsen. Faktisk har det formet udviklingen af ​​det meste liv på Jorden.

Symbiose er næsten overalt, hvor vi ser hen

Lav er forskellige. De vokser på træstammer, på tagsten og på gamle klipper.

Symbiosen mellem to forskellige arter gør det muligt for begge at overleve i miljøer, som de ellers ikke ville være i stand til at kolonisere. Svampen giver et passende miljø, hvor dens partnere arter af alger eller cyanbakterier kan vokse - den kan ellers være for eksponeret eller for tør, for eksempel. Til gengæld får svampen delt nogle af de kulhydrater, der produceres ved fotosyntese.

Dette er et eksempel, hvor begge partnere drager fordel af deres forhold. Det kaldes mutualistisk symbiose.

Lav er ofte meget gode indikatorer for luftkvalitet og mere generel økosystemsundhed. Deres fravær kan indikere dårlig luftkvalitet. Fordi de absorberer luftforurenende stoffer såsom tungmetaller, kan de bruges som biomonitorer.

I et andet meget almindeligt eksempel på mutualistisk symbiose lever de fleste plantearter i et tæt forhold til svampe i jorden. Det er kendt som en mykorrhizal association.

Planterne udnytter energien i sollys til at lave sukker ud fra vand og kuldioxid i den proces, der kaldes fotosyntese. Planterne deler denne føde med svampen, som er afhængig af dem for at overleve. Til gengæld øger svampens fine tråde i høj grad planterøddernes overfladeareal til optagelse af vand og næringsstoffer.

Ikke alle partnere har gavn af det

Ikke alle symbiotiske forhold gavner begge partnere.

I parasitær symbiose får den ene partner gavn på bekostning af den anden. Eksempler omfatter svampene Phytophthora, Fusarium og Armilleria, som ofte dræber deres planteværter.

I tilfælde af kommensalisme drager den ene organisme fordel, og den anden hverken vinder eller taber. Små fugle, for eksempel, sidder nogle gange på store planteædere og spiser insekter forstyrret af de større dyr.

Som i ethvert forhold er det muligt, at ting kan ændre sig over tid. For eksempel kan en gensidig symbiose mellem et træ og dets mykorrhiza-svamp ændre sig til parasitisme, efterhånden som træet ældes og falder, eller hvis miljøforholdene ændrer sig.

Symbiose har drevet udviklingen

Symbiose har spillet en stor rolle i livets udvikling. De celler, der udgør kroppen af ​​dyr og planter, er resultatet af symbiotiske forhold.

Celler er komplekse. De indeholder strukturer kaldet organeller, såsom kernen (cellens kontrolcenter) og mitokondrier (involveret i cellulær respiration, som bruger ilt til at nedbryde fødevaremolekyler for at gøre energi tilgængelig). Planteceller indeholder også kloroplaster, steder for fotosyntese.

Disse komplekse celler udviklede sig fra meget simplere, ældgamle livsformer, der kom sammen symbiotisk.

Organellerne i komplekse celler var engang encellede livsformer, der overlevede at blive opslugt af andre simple celler. De dannede en mere kompleks og effektiv celle, som er blevet den grundlæggende celletype for store flercellede livsformer.

Alle store flercellede organismer, der lever på Jorden - dyr og planter - besidder denne celletype. Det er et bevis på, hvor vellykket denne evolutionære symbiotiske strategi har været.

Celleånding i både plante- og dyreceller involverer mitokondrier, hvilket indikerer, at de blev opslugt tidligt i evolutionens historie. Senere opslugte en celletype, der allerede indeholdt mitokondrier, kloroplasten. Dette førte til udviklingen af ​​komplekse planter.

Når to bliver til én

Inkorporeringen af ​​en celletype i en anden kaldes endosymbiose. Det gjorde det muligt for celler og dele af celler at blive højt specialiserede. Denne specialisering forbedrede deres effektivitet og kapacitet til at overleve under en bredere vifte af forhold.

Da jeg var en postgraduat-studerende i botanik i slutningen af ​​70'erne, bragte mine kolleger en dag prøver af almindelig havsalat, Ulva latuca , til laboratoriet, hvor jeg studerede fotosyntetisk fysiologi. Havsalat er en tang, der findes i mange lavvandede farvande omkring den australske kyst.

Vi bemærkede en lille marin snegl, der græssede på planten, så vi satte den ind i vores system til at studere fotosyntese. Til vores overraskelse fotosyntetiserede sneglen! Vi opdagede, at sneglen delvist fordøjede havsalatcellerne, men nogle kloroplaster passerede gennem slimhinden i sneglens tarm og fortsatte med at fotosyntetisere.

Vi troede, at vi havde gjort en vigtig opdagelse, blot for at erfare, at andre havde udgivet lignende arbejde. Derefter tvivlede jeg aldrig på gyldigheden af ​​endosymbiose, som stadig var en kontroversiel teori på det tidspunkt.

Symbiose viser sig at være normen

Vi ved nu, at symbiose er normen for de fleste organismer, inklusive mennesker.

Vores tarmflora repræsenterer symbiose i massiv skala. Mangfoldigheden og det enorme antal af bakterier, der lever lykkeligt i vores tarm, kan have en enorm indflydelse på vores generelle sundhed og velvære. I tilfælde af en sund tarm klarer både personen og bakterierne sig godt ud af forholdet:et godt eksempel på gensidig symbiose.

COVID fokuserede offentlighedens opmærksomhed på vira. Men ikke alle vira er skadelige; mange gavner faktisk de organismer, de inficerer. Nogle vira beskytter os endda mod sygdomsfremkaldende vira. For eksempel hos mennesker, der er hiv-positive, udvikler sygdommen sig langsommere hos dem, der også er inficeret med GB-virus C (GBV-C).

Selvfølgelig er hele spektret af symbiotiske relationer med vira muligt, fra gensidig fordel til en inficeret vært, der lider stor skade. Og som med bakterier er der akkumulerende beviser for, at vira har hjulpet mange arter med at udvikle sig, inklusive vores egen.

En organisme skal leve i et komplekst sæt af relationer for at overleve og trives i ethvert miljø. Nogle forhold vil være mere positive end andre, men det burde ikke overraske, at gensidig symbiose så ofte er nøglen til succes.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.