Clown anemonefish och havsanemoner har ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande. Joe Stancampiano/National Geographic/Getty Images Närhelst två organismer av olika arter finns i nära fysisk kontakt till fördel för båda organismerna, det är symbios . Symbios kan förekomma mellan djur, växter, svampar eller någon kombination därav. Varje organism bidrar med något som gynnar den andras överlevnad, och i sin tur får en egen överlevnadsfördel.
Vissa symbioter är så nära sammanflätade att det är svårt att avgöra var en organism slutar och den andra börjar. Och när det gäller växt/djur symbioter, det kan vara svårt att avgöra om organismerna är växter, djur, eller lite av båda.
Symbioter är inte tecknade djur som lever och arbetar tillsammans i perfekt harmoni. De flesta symbioter har ingen aning om att de hjälper en annan varelse. De överlever bara på vilket sätt som fungerar bäst för dem, ett instinktivt beteende som drivs av naturligt urval.
Du insåg nog inte att du själv är en symbiot. Eller att livet på jorden förmodligen inte skulle existera utan symbios. Eller att symbiosen kan ha varit ansvarig för utvecklingen av det flercelliga livet. Eller att vissa forskare tror att hela planeten är en gigantisk symbiotisk organism. Ibland är symbios ganska konstigt. Vi kommer att utforska konstigheten (och kanske ta reda på att det inte är så konstigt trots allt) i den här artikeln.
Växt eller djur?Ett av de märkligaste fallen av symbios är fallet med acoel flatworm, Convoluta roscoffensis . Dessa små maskar lever längs strandlinjer och ser ut som tångmassor. Maskarna själva är transparenta, men inom dem lever platymonasalger, som innehåller klorofyll och kan fotosyntes. De ger maskarna en grön färg.
Algerna absorberar solljus genom maskarnas klara hud och fotosyntetiserar mat - tillräckligt med mat att maskarna inte har något fungerande matsmältningssystem eller ens fungerande munnar. Algerna återvinner till och med maskarnas avfallsprodukter, och gå igenom hela livscykler inuti maskarnas kroppar.
Läs merInnehåll
Oxpeckers äter parasiterna av stora djur som denna afrikanska buffel. Men de är också parasiter själva, hålla såren öppna och plocka på sårskorpor. Natphotos/Digital Vision/Getty Images Den traditionella definitionen av symbios är a ömsesidigt fördelaktigt förhållande som involverar nära fysisk kontakt mellan två organismer som inte är samma art. De flesta biologer följer fortfarande denna definition. Några biologer, dock, betrakta alla förhållanden mellan arter som omfattar frekvent nära kontakt som symbios, oavsett vilken av organismerna som gynnas. Detta inkluderar kommensalism , där den ena organismen gynnas och den andra inte påverkas särskilt mycket alls, och parasitism , där den ena organismen gynnas och den andra skadas. I den här artikeln kommer vi att fokusera på ömsesidigt fördelaktig symbios.
Det finns flera former av symbios. I vissa fall, organismerna kräver det symbiotiska förhållandet för att överleva. Detta är känt som obligatorisk symbios . I andra fall, det symbiotiska förhållandet ger varje organism en större chans att överleva men är inte absolut nödvändig. Detta är känt som fakultativ symbios . Symbiotiska relationer är inte alltid symmetriska - de kan vara obligatoriska för en organism och fakultativ för den andra.
Den "nära fysiska kontakt" -delen av definitionen är värd att titta närmare på. I de flesta fallen, det är ganska enkelt - en organism kan göra sitt hem direkt på en annan organisms kropp, eller ens leva inuti den. Men biologer överväger också det biokemiska förhållandet mellan två organismer. Om de genererar och delar enzymer, proteiner, gaser eller andra kemikalier då kan de också sägas vara symbioter.
Endosymbiotes bor i en annan organism. Och inuti, biologer menar verkligen inuti - mellan cellerna eller i kroppens vävnader (som spolormen). Ectosymbiotes leva på kroppen av en annan organism. (Observera att organismer som lever i en annans matsmältningssystem betraktas som ectosymbiotes. Att leva i någon annans tarm kvalificerar tydligen inte som ett tillräckligt nära förhållande för biologer att kalla dem endosymbiotes.)
Ingen svamp, Inget trädVäxter och svampar upptar helt olika kategorier inom taxonomi. Ändå är deras liv så sammanflätade att cirka 90 procent av alla växter i världen har sina egna svamp "partners" som gör att de kan överleva [källa:Wakeford]. Svampen i fråga är mykorrhizal. Många mykorrhizalsorter lever i nära samverkan med träd och andra växter, dra in näringsämnen från djupt under jorden och ge dem till trädet i utbyte mot en andel av energin (i form av sockerarter) som produceras av trädets fotosyntes. Svampen och paddorna som ofta ses runt trädens baser är faktiskt reproduktionsorganen i stora underjordiska svampnätverk som växter utnyttjar för att få näringsämnen mer effektivt.
Kokosöarna, Indiska oceanen:Manta ray med remoror Joe Stancampiano/National Geographic/Getty Images Evolution kan verka ganska häpnadsväckande i sig. De varierade och specifika anpassningarna som används av många organismer kan ibland tycks trotsa logik. Symbios gör bara att det verkar mer osannolikt - hur kan två separata arter utvecklas egenskaper som bara råkar passa så perfekt ihop? Faktiskt, många människor som ifrågasätter evolution pekar på symbios som "bevis" på att dessa inte kunde hända naturligt.
Naturligt urval är nyckeln till att förstå hur symbios utvecklas. I en given befolkning, vissa organismer kommer att ha egenskaper som är mer fördelaktiga för framgångsrik reproduktion än andra. Organismer med dessa egenskaper är därför mer benägna att överföra dem till efterföljande generationer, medan de utan dem har större chans att dö innan de reproducerar. Således, under många generationer, befolkningen tenderar att se mer och mer ut som individerna med de framgångsrika egenskaperna.
Egenskapernas framgång eller misslyckande beror på befolkningstryck - omständigheter som gör det svårare för individer att överleva. Egenskaper som tillåter en varelse att dra nytta av de andra livsformerna i sin miljö kommer att vara lika framgångsrika som de egenskaper som gör att den kan fly (eller äta) dem.
De flesta symbiotiska relationer började förmodligen som fakultativa. Under många generationer, organismerna blev mer beroende av symbios eftersom det naturliga urvalet gynnade dessa egenskaper och inte andra. Så småningom, symbiosen blev den enda källan till maten, skydd, enzym eller vad annat symbioterna härrör från varandra.
Ett annat sätt att se på symbios är som evolutionens verktygslåda. Träd behöver näringsämnen som finns djupt inne i jorden. De kan utveckla mer effektiva rotsystem som gör att de kan extrahera dessa näringsämnen själva - faktiskt många träd har. Men detta kan ta mycket tid (tiotusentals år eller mer) och kanske inte händer alls. Det händer bara att svampar redan har denna förmåga. När de två arterna befinner sig i närheten, det är mycket snabbare att utveckla ett sätt att införliva det "verktyg" som redan finns tillgängligt för den andra organismen än att återuppfinna hjulet.
Vissa biologer är förespråkare för en teori som kallas symbiogenes . Denna teori, som har ganska utbredd acceptans, antyder att symbios faktiskt är nyckeln till ursprunget till komplext liv på jorden. Symbiogenesteoretiker tror att alltmer diversifierade mikrober ingick i en rad symbiotiska relationer, med olika mikrober som utför de uppgifter som är avgörande för mikrobiell existens. Dessa relationer utvecklades till ett tätt integrerat nätverk av ömsesidiga mikrober, var och en fungerar som en kugge i maskinen. De utvecklade så småningom ett hölje som omslöt dem alla. Mikroberna som utgjorde detta "lag" blev delar av en cell:mitokondrier, kärnor, ribosomer.
Buggar, Fladdermöss, Fåglar och blommorMånga växter är beroende av djur för att hjälpa dem att få pollen från en växts ståndare till ägget på en annan växt. Dessa växter har utvecklats blommor som lockar pollinatorer antingen efter färg eller doft. I ett symbiotiskt förhållande, blomman innehåller nektar, en söt, energirikt material som ger insekten, fladdermus eller fågel en näringsfördel. När djuret går vidare till nästa blomma för mer nektar, det bär av misstag pollen dit, uppnå plantans mål med pollinering. Vissa djur har utvecklat mycket specialiserade funktioner, såsom formade näbbar eller snabel, att dra ut nektar effektivt. Blommorna, i tur och ordning, kan vara specifikt utformad för att endast tillåta en viss djurart att få nektar från dem. Detta gör att växten kan monopolisera djurets pollineringsinsatser, eftersom det inte kommer att flimra runt till andra växtarter.
Är du en symbiot? Absolut. Ditt mag -tarmkanal innehåller biljoner bakterier och andra mikroorganismer. Faktiskt, det mesta av massan av avföring består av bakterier. Dessa bakterier tjänar ett antal funktioner, men de bryter främst ner saker som vårt matsmältningssystem inte kan bearbeta själv. Till exempel, många kolhydrater tar sig otaktat till tarmen. Bakterierna där bryter ner kolhydraterna i olika syror som kan absorberas och bearbetas. Resultatet:Vi får mer näringsämnen och kalorier från maten. Antibiotika kan döda många av dessa bakterier, minska vår matsmältningseffektivitet tills de växer tillbaka [källa:University of Glasgow]. Bakterierna, för deras del, få en stadig tillgång på mat levererad direkt till dem.
Detta matsmältningsstöd är en stor fördel för personer med begränsad tillgång till matresurser. De måste få varje kalori de kan från maten. Dock, forskare har studerat bidrag från tarmbakterier till utbredd fetma i västländer. Experiment har visat att möss som fötts upp i en steril miljö, utan bakterier som hjälper matsmältningen, förblev mager trots att de matades med högt kaloriinnehåll, fettrik kost [källa:PNAS]. Att manipulera vårt eget symbiotiska förhållande till tarmbakterier kan leda till utvecklingen av ett effektivt bantningspiller.
Bakterierna i tarmen är ganska komplexa, ger fördelar som vi inte helt förstår ännu. Vissa forskare tror att de kan hjälpa vårt immunsystem genom att tillhandahålla "träning, "tillåter oss att producera antikroppar som skyddar oss mot mer skadliga mikrober. Faktum är att tarmbakterierna själva kan vara mycket skadliga för oss om de rör sig ur matsmältningskanalen i blodomloppet. De kan också tävla om mikrober som skulle vara skadliga om de kunde flytta in och leva i våra tarmar.
Alien SymbiotesI Marvel -universum, en främmande ras som kallas Symbiotes har upprepade gånger plågat medborgarna på jorden, särskilt superhjälten Spider-Man. Han stötte på den första Symbioten när de båda transporterades tillsammans av en kosmisk varelse-Spider-Man trodde att det helt enkelt var en svart kostym gjord av främmande material innan han insåg att det var en levande varelse. Symbioten överfördes senare till psykiskt störd reporter Eddie Brock, bildar den monstruösa varelsen känd som Venom. Reproducerar asexuellt via spirande, Symbiotens första avkomma bunden till en seriemördare och blev varelsen känd som Carnage.
Det avslöjades så småningom att Symbiote -rasen var parasitisk, invaderar hela planeter, binda sig till vilka levande varelser de hittade och konsumera dem. De kan vara ansvariga för utrotningen av tiotusentals arter när de reste från planet till planet över galaxen. Spider-Man's Symbiote var en vansinnig utstötning av sin parasitiska ras.
Läs mer
Aztecamyror skyddar sitt hem i ett Cecropia -träd. Norbert Wu/Science Faction/Getty Images Symbiotiska relationer är inte sällsynta. Här är några särskilt coola exempel:
Cecropia träd har ihåliga stammar, och inuti utsöndrar de en söt vätska som är näringsrik för myror. Azteca -myror koloniserar träden, fyller stammen med miljontals myror, som får skydd och mat från trädet. Trädet är sårbart för vinstockar, som kan växa på det, väga ner det eller kväva det. Azteca -myror patrullerar Cecropia och använder sina käkar för att skära bort alla vinstockar.
Det finns många exempel på fisk som hjälpsamt rengör parasitbakterier och svampar från andra fiskars kroppar (eller till och med från munnen). Pilotfisken, klient fisk, renare leppefisk och seniorita fisk äter alla parasiter från andra arter, få en god måltid. Den andra fisken får skydd mot de skador som dessa parasiter skulle orsaka om de lämnas okontrollerade. De stoppar inte bara aggressiva beteenden för att låta renare fisk göra sitt arbete, de har varit kända för att göra sitt yttersta för att besöka dem.
Renare relationer finns också ur vattnet. Egrets, oxpeckers, plover och brunhuvudfåglar tillbringar alla en stor del av sitt liv med att rida runt på andra djur. Fåglarna plockar bort insekter, fästingar och andra parasiter att äta. Plovers hoppar in i munnen på soliga krokodiler för att äta leeches. Djuren (zebror, bison, vårtor, husdjur) hålls rena från skadliga insekter. De renare fåglarna fungerar också som ett larmsystem, meddela sin värd när fara är närvarande.
En fågelart som kallas honungsguiden föredrar att äta bivax och bi -grubs. Dock, det är inte tillräckligt stort för att öppna bikupor. För att åstadkomma detta, den hittar ett närliggande däggdjur, ibland en människa eller en grävlingliknande varelse som kallas en ratel. Den hoppar sedan runt för att få uppmärksamhet och leder sedan sin "assistent" till bikupan. Assistenten vill ha honungen, så det bryter upp bikupan för att äta den, exponera vaxet och grubs för honungsguiden.
Växter behöver kväve. Det är ett viktigt näringsämne, viktigt för en sund tillväxt. Dock, växter saknar mekanismen för att utvinna kväve från luften. De kan få det från marken om marken råkar vara bördig, men utbudet kan lätt tömmas. I ett perfekt exempel på "evolutionens verktygslåda" -aspekt av symbios, vissa växter har hittat en annan art som har förmågan att extrahera (eller "fixa") kväve från luften. Baljväxter, en växtfamilj som innehåller potatis, jordnötter och många andra, bindning med rhyzobia -bakterier. Bakterierna växer faktiskt i knölar på baljväxternas rötter. Baljväxten ger den energi som behövs för att rhyzobien ska bryta de starka kemiska bindningarna i fritt kväve, och rhyzobien producerar kväve för växten, plus nog för att hålla den omgivande jorden bördig i åratal.
Gaia -teorinGaia -teorin, först populariserades på 1970 -talet, antyder att jorden själv är en levande organism som existerar i symbios med alla andra livsformer som lever på den. Denna teori används för att förklara den relativt stabila miljön på jorden som gör att livet kan frodas. Temperaturer, atmosfärisk sammansättning, matleveranser - de kan variera mycket från en plats till en annan och över tid, men de tenderar att svänga runt stabila mittpunkter.
En av de allmänt accepterade definitionerna av livet inkluderar förmågan att reproducera. Vissa Gaia -förespråkare föreslår att Gaia kan, faktiskt, kunna reproducera. Människor kan nu lämna jorden, och vi är kanske bara några decennier ifrån att kunna resa till andra planeter. Kolonister på Mars skulle vara som frön, sprider jordens biosfär till andra världar.
Läs mer
