Simbioza ( greacă συμ-βίωσις - „viață împreună” [1] din συμ- - împreună + βίος - viață) este o comunitate apropiată de organisme vii aparținând diferitelor specii biologice . O astfel de comunitate poate lua mai multe forme în funcție de natura relației dintre cele două specii și dacă relația este benefică sau dăunătoare.
Un simbiont este un organism care participă la o simbioză [2] .
O gamă largă de exemple de simbioză reciproc avantajoasă ( mutualism ) apar în natură. De la bacterii stomacale și intestinale , fără de care digestia ar fi imposibilă , până la plante (un exemplu sunt orhideele , al căror polen poate fi distribuit doar de un singur tip de insectă ). Astfel de relații sunt întotdeauna de succes atunci când cresc șansele ambilor parteneri de a supraviețui. Acțiunile desfășurate în cursul simbiozei sau substanțele produse sunt esențiale și de neînlocuit pentru parteneri. Într-un sens generalizat, o astfel de simbioză este o legătură intermediară între interacțiune și fuziune.
Un tip de simbioză reciproc avantajos, obligatoriu se numește mutualism . Comensalismul este o relație care este utilă unuia, dar indiferentă altui simbiont, amensalismul este o relație dăunătoare unuia, dar indiferentă altuia. Și cooperarea se numește o relație opțională reciproc avantajoasă. O formă de simbioză în care un organism (parazitul) îl folosește pe altul (gazda) ca sursă de hrană și/sau habitat se numește parazitism .
Un tip de simbioză este endosimbioza (vezi simbiogeneza ), când unul dintre parteneri trăiește în interiorul celulei celuilalt.
Știința simbiozei este simbiologia . Bazele doctrinei asistenței reciproce (inclusiv simbioza) în a doua jumătate a secolului al XIX-lea au fost puse în mod independent de naturaliștii ruși P. A. Kropotkin și K. F. Kessler , precum și de omul de știință german Heinrich Anton de Bari , care a propus termenii de „simbioză”. și „mutualism”.
Anterior, cooperarea reciproc avantajoasă se numea simbioză. În prezent, simbioza reprezintă toate tipurile de relații între organisme în care cel puțin un organism beneficiază pentru el însuși (+/+; +/0; +/-).
În antibioză , un organism limitează posibilitățile altuia fără beneficii pentru sine (-/-; -/0).
Mutualismul este o formă răspândită de conviețuire reciproc avantajoasă, când prezența unui partener devine o condiție prealabilă pentru existența fiecăruia dintre ei. Un concept mai general este simbioza, care este coexistența diferitelor specii biologice. Dar, spre deosebire de mutualism, simbioza poate să nu fie benefică pentru unul dintre parteneri, de exemplu, în cazul parazitismului.
Beneficiile pe care le primește un organism care intră într-o relație mutualistă pot fi diferite. Adesea, cel puțin unul dintre parteneri îl folosește pe celălalt ca furnizor de hrană, în timp ce celălalt primește protecție de inamici sau condiții favorabile pentru creștere și reproducere. În alte cazuri, specia care câștigă hrană își scapă partenerul de paraziți, polenizează plantele sau dispersează semințele. Fiecare dintre membrii unui cuplu mutualist acționează în mod egoist, iar o relație benefică ia naștere doar pentru că beneficiile obținute depășesc costurile necesare pentru menținerea relației.
Relațiile reciproc benefice se pot forma pe baza răspunsurilor comportamentale, de exemplu, ca la păsările care combină propria lor hrană cu distribuția semințelor. Uneori, speciile mutualiste intră în interacțiune fizică strânsă, ca în formarea micorizei (rădăcină fungică) între ciuperci și plante.
Contactul strâns al speciilor în mutualism determină evoluția lor comună. Un exemplu tipic sunt adaptările reciproce care s-au dezvoltat între plantele cu flori și polenizatorii lor. Speciile mutualiste copopulează adesea.
simbioză obligatorieUn tip de simbioză în care niciuna dintre cele două specii nu poate supraviețui fără cealaltă. Astfel, plantele tropicale din genul Triplaris se află într-o relație de simbioză obligatorie cu furnicile Pseudomyrmex triplarinus . Potrivit biologului de la Harvard Joseph Beckwert [3] :
Trebuie doar să deranjezi ușor orice parte a plantei gazdă, deoarece un număr mare de [furnici] fug din ascunzătoare și încep să examineze cu zel trunchiul, ramurile și frunzele. O parte din furnicile lucrătoare aleargă de-a lungul pământului la poalele copacului și atacă orice intrus, fie el un animal sau o persoană.
În funcție de natura relației dintre speciile comensale, se disting trei tipuri de comensalism:
Un exemplu de comensalism sunt leguminoasele (de exemplu, trifoiul) și cerealele care cresc împreună pe soluri sărace în compuși de azot disponibili, dar bogate în compuși de potasiu și fosfor. În plus, dacă cerealele nu suprimă leguminoasele, atunci aceasta, la rândul său, îi oferă o cantitate suplimentară de azot disponibil. Dar o astfel de relație poate dura doar atâta timp cât solul este sărac în azot și iarba nu poate crește puternic. Dacă, ca urmare a creșterii leguminoaselor și a activității active a bacteriilor nodulare fixatoare de azot, se acumulează în sol o cantitate suficientă de compuși de azot disponibili pentru plante, acest tip de relație este înlocuit de competiție. Rezultatul său, de regulă, este deplasarea completă sau parțială a leguminoaselor mai puțin competitive din fitocenoză. O altă variantă de comensalism: ajutorul unilateral al unei plante „dădacă” la o altă plantă. Deci, mesteacănul sau arinul pot fi o dădacă pentru molid: protejează molidul tineri de lumina directă a soarelui, fără de care molidul nu poate crește într-un loc deschis și, de asemenea, protejează lăstarii de brazi tineri de a-i stoarce din sol de îngheț. Acest tip de relație este tipic doar pentru plantele tinere de molid. De regulă, când molidul atinge o anumită vârstă, începe să se comporte ca un concurent foarte puternic și își suprimă bonele.
Arbuștii din familiile labiales și Asteraceae și cactușii din America de Sud sunt în aceeași relație. Cu un tip special de fotosinteză ( CAM fotosinteza ) care are loc în timpul zilei cu stomatele închise, cactusii tineri se încinge foarte mult și suferă de lumina directă a soarelui. Prin urmare, se pot dezvolta numai la umbră sub protecția arbuștilor rezistenți la secetă . Există, de asemenea, numeroase exemple de simbioză care este benefică unei specii și nu aduce niciun beneficiu sau rău altei specii. De exemplu, intestinul uman este locuit de multe tipuri de bacterii, a căror prezență este inofensivă pentru oameni. În mod similar, plantele numite epifite (care includ, de exemplu, genul Phalaenopsis ) trăiesc pe ramurile copacilor fără a primi nutrienți de la acestea. Comensalismul este o modalitate de coexistență a două specii diferite de organisme vii, în care o populație beneficiază de relație, în timp ce cealaltă nu primește nici beneficii, nici rău (de exemplu, peștile de argint comun și oamenii).
Pe lângă nucleu, celulele eucariote au multe structuri interne izolate numite organele . Mitocondriile, un tip de organite, generează energie și, prin urmare, sunt considerate centralele celulei. Mitocondriile, ca și nucleul, sunt înconjurate de o membrană cu două straturi și conțin ADN. Pe această bază, a fost propusă o teorie pentru apariția celulelor eucariote ca rezultat al simbiozei. Una dintre celule a absorbit-o pe cealaltă și apoi s-a dovedit că împreună se descurcă mai bine decât individual. Aceasta este teoria endosimbiotică a evoluției .
Această teorie explică cu ușurință existența unei membrane cu două straturi. Stratul interior provine din membrana celulei înghițite, în timp ce stratul exterior face parte din membrana celulei înghițite înfășurate în jurul celulei extraterestre. Prezența ADN-ului mitocondrial este, de asemenea, bine înțeleasă - nu este altceva decât rămășițe din ADN-ul celulei extraterestre. Deci, multe dintre organelele celulei eucariote la începutul existenței lor erau organisme separate, iar în urmă cu aproximativ un miliard de ani și-au combinat eforturile pentru a crea celule de un nou tip. Prin urmare, propriile noastre corpuri sunt o ilustrare a unuia dintre cele mai vechi parteneriate din natură.
De asemenea, trebuie amintit că simbioza nu este doar coexistența diferitelor tipuri de organisme vii. În zorii evoluției, simbioza a fost motorul care a adus organisme unicelulare ale aceleiași specii într-un singur organism multicelular (colonie) și a devenit baza pentru diversitatea florei și faunei moderne.
Relația dintre alge și ciuperca lichen (lichenizată) este în majoritatea cazurilor un exemplu de endoparazitosaprofitism. Ciuperca parazitează algele care trăiesc în talul lichenului și descompune celulele moarte ale algelor.