что такое симбиотический организм
Симбиоз
Из Википедии — свободной энциклопедии
Симбио́з (греч. συμ-βίωσις — «совместная жизнь» [1] от συμ- — совместно + βίος — жизнь) — это близкое сообщество живых организмов, принадлежащих к разным биологическим видам. Такое сообщество может принимать различные формы в зависимости от природы отношений между двумя видами и от того, полезны эти отношения или вредны.
Симбионт — организм, участвующий в симбиозе. [2]
В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений (примером служат некоторые орхидеи, чью пыльцу может распространять только один, определённый вид насекомых). Такие отношения успешны всегда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества являются для партнёров существенными и незаменимыми. В обобщённом понимании такой симбиоз — промежуточное звено между взаимодействием и слиянием.
Обоюдно выгодный, обязательный вид симбиоза называют мутуализмом. Комменсализмом называют отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту, аменсализмом — отношения, вредные одному, но безразличные другому. А кооперацией называют необязательные взаимовыгодные отношения. Форма симбиоза, при которой один организм (паразит) использует другой (хозяин) в качестве источника питания или/и среды обитания, называется паразитизмом.
Разновидность симбиоза — эндосимбиоз (см. симбиогенез), когда один из партнёров живёт внутри клетки другого.
Наука о симбиозе — симбиология. Основы учения о взаимопомощи (в том числе симбиозе) во второй половине XIX века заложили независимо друг от друга российские естествоиспытатели П. А. Кропоткин и К. Ф. Кесслер, а также немецкий учёный Генрих Антон де Бари, предложивший термины «симбиоз» и «мутуализм».
Что такое симбиоз или 4 вида естественного сотрудничества
Александра Иваницкая
Еще задолго до того, как человек придумал одомашнивать скот и защищать его от хищников, животные научились существовать на взаимовыгодных условиях и не только. Одни предоставляли друг другу еду, другие — дом. Рассказываем, что такое симбиоз и как он работает.
Виды и примеры симбиоза
На сегодняшний день биологический термин перекочевал в том числе и в деловую литературу, где он имеет позитивное значение. Как правило, когда вы читаете в тексте, что «концепция представляет собой симбиоз рок-бара и », то скорее всего автор имел в виду, что получившееся заведение взяло лучшее из двух противоположных вариантов и прекрасно себя чувствует.
Но если мы обратимся к биологии, то симбиоз, в широком смысле, — это сосуществование двух (или более) живых организмов, принадлежащих к разным видам. Симбиоз имеет много проявлений:
Мутуализм
Это вид симбиоза, при котором оба организма выигрывают. Например, это известное по мультфильму «В поисках Немо» сотрудничество рыб-клоунов с актиниями. Рыбы-клоуны чистят актинии от непереваренных остатков пищи, а затем сами используют ее в качестве жилища, надежно защищающего их от хищников.
Комменсализм
По-другому этот вид симбиоза называется нахлебничеством. В этом варианте одному виду животных хорошо, а другому — все равно, на него это никак не влияет. Например, египетская цапля может следовать за азиатским буйволом и поедать насекомых, которые собираются на его шкуре. Не то, чтобы у буйвола что-то сильно меняло от такого сопровождения, а цапля же получает передвижной шведский стол.
Аменсализм
Паразитизм
Тот вид симбиоза, при котором одному виду — хорошо, а другому — плохо. Такими паразитами являются различные виды ленточных червей, которые обитают в ЖКТ различных видов животных, питаются полезными веществами из кровотока носителя и в то же время отравляют его продуктами своей жизнедеятельности.
Также к симбиозу относят нейтрализм, когда соседствующим видам абсолютно все равно, кто еще обитает на их полянке.
Будем на связи! Подписывайтесь на нашу рассылку и получайте каждую неделю подборки актуальных и интересных статей от нашей команды.
Симбиоз
Симбио́з (от греч. συμ- — «совместно» и βίος — «жизнь») — это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов. При этом в ходе коэволюции происходит их взаимоадаптация.
В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений (зачастую орхидеи), чью пыльцу может распространять только один, определённый вид насекомых. Такие отношения успешны всегда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества являются для партнёров существенными и незаменимыми. В обобщённом понимании такой симбиоз — промежуточное звено между взаимодействием и слиянием.
В более широком научном понимании симбиоз представляет собой любую форму взаимодействия между организмами разных видов, в том числе паразитизм — отношения, выгодные одному, но вредные другому симбионту. Обоюдно выгодный вид симбиоза называют мутуализмом. Комменсализмом называют отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту, а аменсализмом — отношения, вредные одному, но безразличные другому.
Разновидность симбиоза — эндосимбиоз (см.Симбиогенез), когда один из партнёров живёт внутри клетки другого.
Наука о симбиозе — симбиология.
Содержание
Мутуализм
Мутуали́зм-широко распространённая форма взаимополезного сожительства, когда присутствие партнёра становится обязательным условием существования каждого из них. Более общим понятием является симбиоз, который представляет собой сосуществование различных биологических видов. Но в отличие от мутуализма, симбиоз может быть и не выгоден одному из партнёров, например, в случае паразитизма.
Преимущества, которые получает организм, вступающий в мутуалистические отношения, могут быть различны. Часто по крайней мере один из партнёров использует другого в качестве пищи, тогда как второй получает защиту от врагов или благоприятные для роста и размножения условия. В других случаях вид, выигрывающий в пище, освобождает партнёра от паразитов, опыляет растения или распространяет семена. Каждый из участников мутуалистической пары действует эгоистично, и выгодные отношения возникают лишь потому, что получаемая польза перевешивает затраты, требуемые на поддержание взаимоотношений.
Взаимовыгодные связи могут формироваться на основе поведенческих реакций, например, как у птиц, совмещающих собственное питание с распространением семян. Иногда виды-мутуалисты вступают в тесное физическое взаимодействие, как при образовании микоризы (грибокорня) между грибами и растениями.
Тесный контакт видов при мутуализме вызывает их совместную эволюцию. Характерным примером служат взаимные приспособления, которые сформировались у цветковых растений и их опылителей. Часто виды-мутуалисты совместно расселяются.
Комменсализм
В зависимости от характера взаимоотношений видов-комменсалов выделяют три вида:
Примером комменсализма могут служить бобовые (например, клевер) и злаки, совместно произрастающие на почвах, бедных доступными соединениями азота, но богатых соединениями калия и фосфора. При этом если злак не подавляет бобовое, то оно в свою очередь обеспечивает его дополнительным количеством доступного азота. Но подобные взаимоотношения могут продолжаться только до тех пор, пока почва бедна азотом и злаки не могут сильно разрастаться. Если же в результате роста бобовых и активной работы азотфиксирующих клубеньковых бактерий в почве накапливается достаточное количество доступных для растений соединений азота, этот тип взаимоотношений сменяется конкуренцией. Результатом её, как правило, является полное или частичное вытеснение менее конкурентоспособных бобовых из фитоценоза. Другой вариант комменсализма: односторонняя помощь растения-«няни» другому растению. Так, береза или ольха могут быть няней для ели: они защищают молодые ели от прямых солнечных лучей, без чего на открытом месте ель вырасти не может, а также защищают всходы молодых елочек от выжимания их из почвы морозом. Такой тип взаимоотношений характерен лишь для молодых растений ели. Как правило, при достижении елью определенного возраста она начинает вести себя как очень сильный конкурент и подавляет своих нянь.
В таких же отношениях состоят кустарники из семейств губоцветных и сложноцветных и южно-американские кактусы. Обладая особым типом фотосинтеза (САМ-метаболизм), который происходит днем при закрытых устьицах, молодые кактусы сильно перегреваются и страдают от прямого солнечного света. Поэтому они могут развиваться только в тени под защитой засухоустойчивых кустарников. Имеются также многочисленные примеры симбиоза, выгодного для одного вида и не приносящего другому виду ни пользы, ни вреда. Например, кишечник человека населяет множество видов бактерий, присутствие которых безвредно для человека. Аналогично, растения, называемые бромелиадами (к которым относится, например, ананас), обитают на ветвях деревьев, но получают питательные вещества из воздуха. Эти растения используют дерево для опоры, не лишая его питательных веществ. Растения питательные вещества делают сами, а не получают из воздуха.
Симбиоз и эволюция
Помимо ядра в эукариотических клетках имеется множество изолированных внутренних структур, называемых органеллами. Митохондрии, органеллы одного типа, генерируют энергию и поэтому считаются силовыми станциями клетки. Митохондрии, как и ядро, окружены двухслойной мембраной и содержат ДНК. На этом основании предложена теория возникновения эукариотических клеток в результате симбиоза. Одна из клеток поглотила другую, а после оказалось, что вместе они справляются лучше, чем по отдельности. Такова эндосимбиотическая теория эволюции.
Эта теория легко объясняет существование двухслойной мембраны. Внутренний слой ведет происхождение от мембраны поглощенной клетки, а наружный является частью мембраны поглотившей клетки, обернувшейся вокруг клетки-пришельца. Также хорошо понятно наличие митохондриальной ДНК — это не что иное, как остатки ДНК клетки-пришельца. Итак, многие (возможно, все) органеллы эукариотической клетки в начале своего существования были отдельными организмами, и около миллиарда лет тому назад объединили свои усилия для создания клеток нового типа. Следовательно, наши собственные тела — иллюстрация одного из древнейших партнерских отношений в природе.
Следует также помнить, что симбиоз — это не только сосуществование разных видов живых организмов. На заре эволюции симбиоз был тем двигателем, который свел одноклеточные организмы одного вида в один многоклеточный организм (колонию) и стал основой разнообразия современной флоры и фауны.
Примеры симбиозов
Насекомые/растений
Грибы/водоросли
Взаимоотношения водоросли и лишайникового (лихенизированного) гриба, в большинстве случаев, представляют собой пример эндопаразитосапрофитизма. Гриб паразитирует на водоросли, обитающей в слоевище лишайника и разлагает отмершие клетки водорослей.
Симбиоз
При симбиотических взаимоотношениях организмы стимулируют и поддерживают развитие друг друга. Совместно, все члены симбиотической ассоциации (или их часть) развиваются гораздо продуктивнее, чем в отдельности. Между ними закрепляется соответствующее разделение функций, при котором становится неизбежным обмен продуктами жизнедеятельности. Симбиотические взаимоотношения формируют возможность выигрышного положения в борьбе за существование у одного или всех его членов. Основа для возникновения симбиозов – наличие различных типов связей: трофических, пространственных, защитных.
Симбиотические отношения между микробами
Симбиоз является более редкой формой взаимоотношений в мире микробов, чем конкуренция. При наличии наибольшей степени связей формируется консорциум – структурированная симбиотическая ассоциация двух или более видов, предполагающая тесную интеграцию их метаболизма.
Основные признаки симбиоза между микробами
Границы между различными типами симбиозов микробов в природе часто трудно различимы. Различные формы симбиотических отношений могут переходить друг в друга.
Симбиозы классифицируют по нескольким признакам:
1. По обязательности симбиотической связи выделяют:
· факультативный симбиоз – каждый организм может существовать самостоятельно;
· облигатный симбиоз – один или оба симбионта сильно зависимы друг от друга, и развиваться раздельно не могут.
2. По расположению партнеров различаются:
· экзосимбиоты – микроорганизмы существуют раздельно друг от друга;
· эндосимбиоты – один из микробов развивается в клетке другого.
Типы симбиоза по характеру взаимоотношений между микробами
Характер образующихся между микроорганизмами взаимоотношений позволяет выделять несколько основных типов симбиозов:
Взаимоотношения микробов с макроорганизмами
Характер взаимоотношений микробов с макроорганизмами определяется путем формирования биотических связей. При этом один многоклеточный организм вступает в связь одновременно с несколькими микроорганизмами одновременно.
В данном случае симбиоз – это тесное сожительство микроорганизмов с животными или растениями.
Особенности симбиоза микробов с макроорганизмами
При длительном сосуществовании между симбионтами происходит процесс их совместной коэволюции. Это влечет за собой увеличение генетической пластичности популяции, переносу генов. На примере энтеробактерий доказано, что в симбиотических популяциях бактериальные клетки более разнообразны, чем в свободноживущих. Так же установлено, что хозяин обычно оказывает более сильное влияние на структуру популяций бактерии, чем условия внешней среды.
Иногда при симбиозе микробные клетки дифференцируются на две формы:
Одновременно в симбиозах у микроорганизмов наблюдается появление свойств и признаков не нужных для них самих, но приводящих к повышению жизнеспособности хозяина.
В силу совместной коэволюции микробы – облигатные симбионты не могут развиваться вне организма хозяина.
Кроме того, между макро и микроорганизмами, живущими в симбиотической связи, формируется общий поток энергии, совместная регуляция экспрессии генов, наличие взаимной передачи физиологической, клеточной, организменной информации через регуляторные системы организмов.
Типы симбиозов микробов с макроорганизмами
По относительной пользе, извлекаемой партнерами из ассоциативных взаимоотношений между микро- и макроорганизмами выделяют несколько типов симбиоза:
В зависимости от пространственного расположения микробов по отношению к макроорганизму (хозяину) различают:
Очень часто точный вид симбиоза определить достаточно трудно, поскольку наблюдаются переходные формы взаимоотношений. Особенно трудно определяется разница между мутуалистическими и паразитическими взаимоотношениями. Степень пользы или вреда, получаемого каждым из партнеров, оценивается исходя из сравнения их состояния при независимом существовании с их состоянием при жизни в ассоциации.
Одновременно отмечается, что природа взаимоотношений изменяется при смене условий окружающей среды. Взаимоотношения начинавшиеся, как взаимовыгодные становятся паразитическими и наоборот.
СИМБИОЗ
Симбиоз (греч. symbiosis совместная жизнь, сожительство) — возникшее в процессе эволюции длительное или постоянное тесное сожительство организмов разных видов, находящихся в различных (от взаимополезных до односторонне вредных) взаимоотношениях друг с другом. Такие организмы называют симбионтами (см.).
Симбиоз объединяет три основных типа связей между организмами: взаимовыгодные, или мутуализм (многие ученые только эту форму отношений относят к Симбиозу); выгодные для одного организма и по большей части безразличные для другого — комменсализм (см.); выгодные для одного и более или менее вредные для другого — паразитизм (см.). Промежуточное положение между комменсализмом и паразитизмом занимает аменсализм или форма нахлебничества, безусловно полезная для одного вида — нахлебника, но (хотя бы косвенно) вредная для другого, напр, нек-рые членистоногие, обитающие в норах совместно с основными хозяевами, могут служить источником инфекции.
Термин «симбиоз» был впервые применен немецким ботаником де Бари (A. De Bary) в 1879 г. для характеристики всякого рода сожительства в широком смысле. Характер взаимовыгодного сожительства был впервые описан А. С. Фаминциным и И. Ф. Баранецким в 1867 г. на примере анализа структуры лишайников как формы существования гриба и водорослей. При этом гриб формирует структуру лишайника, способствует удержанию воды, поглощению питательных веществ; клетки зеленых и сине-зеленых водорослей (цианбактерий), расположенные между нитями грибов, осуществляют фотосинтез и тем самым поставляют пищу для обоих сожителей. В результате гриб и водоросль представляют собой некий новый организм, сформированный из двух компонентов и способный к существованию в самых разнообразных климатических условиях.
Вместе с тем в общебиологическом смысле Симбиоз включает все три формы взаимоотношений, между к-рыми зачастую нет строгих границ и к-рые при определенных условиях могут переходить одна в другую. Так, клетки водорослей, обитающие в организме одноклеточной инфузории Paramecium bursaria, могут на свету за счет процессов фотосинтеза производить достаточное количество пищи как для самих себя, так и для своего хозяина (т. е. отношения на этом этапе носят мутуалистический характер); в темноте клетки водорослей ведут себя как комменсалы — они потребляют собственные запасы питательных веществ, ничего не отдавая хозяину и ничего не отнимая у него. В дальнейшем, когда запасы питательных веществ исчерпаны, эти клетки начинают вести себя как паразиты, потребляя те питательные вещества, к-рые добывает хозяин из окружающей среды.
С позиций Симбиоза решается также вопрос о происхождении способности клеток — эукариотов (см. Эукариотные организмы) — к таким формам деления, как митоз (см.) и мейоз (см.), и, следовательно, вопрос о возникновении многоклеточных организмов (гипотеза A. JI. Тахтаджяна, 1973). Представления о сожительстве древнейших организмов на клеточном (или протоклеточном) уровне легли также в основу одной из плодотворнейших гипотез о совместном их развитии, или симбиогенезе (термин, введенный в начале 20 в. К. С. Мережковским). По мнению Дж. Бернала (1969), Уилки и Рудина (D. Wilkie, D. Boodyn, 1970), такие важнейшие органеллы клетки всех эукариотов, как митохондрии и хлоропласты, тоже, вероятно, являются эндосимбионтами.
Ярким примером мутуализма, т. е. взаимовыгодного сожительства, служат Симбиозы термитов и жгутиковых (Hypermastigina), обитающих в заднем отделе кишечника термитов. Жгутиконосцы обладают ферментами, переваривающими древесину, питаются ею сами и переваривают ее для термитов, к-рые способны грызть и поедать древесину, но из-за отсутствия в кишечнике необходимых ферментов не могут самостоятельно усваивать ее; друг без друга эти организмы погибают.
У человека на поверхности кожи, слизистой оболочке полости рта и толстой кишки обитают бактерии, к-рые, находясь в симбиотических отношениях со своим хозяином (человеком), способствуют сохранению защитных свойств кожи и всего организма в целом. Вместе с тем при определенных условиях (напр., при ослаблении организма хозяина) они могут выступать в роли патогенной микрофлоры.
Комменсализм в чистом виде редок, т. к. в тех или иных условиях комменсалы либо могут приносить нек-рую пользу (и тогда отношения становятся мутуалпстическими), либо начинают причинять вред организму хозяина. Примером чистого комменсализма, видимо, могут служить растения эпифиты (ананасовые и орхидеи), растущие на поверхности деревьев, не причиняя им видимого вреда. В большинстве случаев комменсалы используют организм хозяина как место обитания, но иногда пользуются и его пищевыми отходами, становясь в этом случае нахлебниками хозяина.
Паразитизм рассматривают как особую форму симбиоза, а Ш. Д. Мошковский (1946) и В. А. Догель (1947) отличают эту форму существования организмов от симбиоза и относят к симбионтам только те организмы, к-рые сообща реагируют на воздействия окружающей среды, не причиняя друг другу вреда. Следует иметь в виду, что истинные паразиты в отличие от паразитоидов, питаясь за счет хозяина и (часто) размножаясь с его помощью, как правило, не убйвают своего хозяина. Отбор идет по линии взаимного приспособления, при к-ром хозяин приобретает относительную устойчивость к паразиту, а паразит взаимодействует с хозяином без особого для него ущерба.
С позиций пространственных отношений двух сожительствующих организмов их подразделяют на различные по типу случаи «квартирантства» — синойкии (то есть использования одним организмом другого в качестве дома, места обитания). Выделяют простое квартирантство (в этом случае организм хозяина является только домом, напр, для рыбок, живущих среди щупалец хозяина квартиры— актинии), эпиойкию (обитание на поверхности тела хозяина, напр, инфузории, обитающие на поверхности тела рачков Cammarus, крабы Pinnotheres, живущие в мантийной полости пластинчато-жаберных моллюсков), и энтойкию (сожитель живет внутри полости хозяина, напр. рыбка Fieraster, обитающая в водяных легких голотурии). При всех формах квартирантства, за исключением простого, могут наблюдаться в различной степени выраженные явления комменсализма, мутуализма и паразитизма.
Библиография: Бернал Дж. Возникновение жизни, пер. с англ., М., 1969; Догель В. А. Общая паразитология, Л., 1962; Пианка Э. Эволюционная экология, пер. с англ., М., 1981; Рудин Д. и Уилки Д. Биогенез митохондрий, пер. с англ., М., 1970; Тахтаджян А. Л. Четыре царства органического мира, Природа, № 2, с. 22, 1973; Margulis L. Symbiosis and evolution, Sci. Amer., v. 225, p. 48, 1971.