Симбиозы у растений

Предпосылки развития гипотезы

РНК — уникальная молекула. Основная ее функция — это связь между геном и белком, она выражена в центральной догме молекулярной биологии: ДНК — РНК — белок. Нужный для синтеза ген, представленный в виде двухцепочечной ДНК, служит матрицей для создания одноцепочечной РНК, точно повторяющей структуру этого гена и способной перенести инструкцию по сборке белка из ядра в цитоплазму клетки. В цитоплазме РНК «находит» рибосому — молекулярную «машину» для синтеза белка. Рибосома, «читая» нуклеотиды в РНК, подбирает для будущего белка аминокислоты согласно генетическому коду — почти каждому триплету (то есть трем нуклеотидам) соответствует какая-то аминокислота (есть еще несколько стоп-кодонов, прерывающих синтез белка, и старт-кодон, с которого всё начинается). Так, нанизывая аминокислоту за аминокислотой, рибосома формирует белок. И если раньше считалось, что РНК — это просто помощник, то за последние годы появилось много данных, опровергающих ее подчиненное положение. Вполне возможно, что РНК не серая мышь рядом со своей куда более известной сестрой, а серый кардинал за ее троном.

Оказалось, что РНК не только играет роль посредника между ДНК и синтезом белка, но и обладает каталитической активностью, то есть может работать как фермент.

Обнаружили каталитическую активность практически случайно. Американцы Томас Чек и Сидни Альтман вообще-то просто изучали таинственные ферменты, в которых анализ показал наличие РНК. Зачем в ферментах РНК? Белок и нуклеиновую кислоту «разделили» и… неожиданно отметили, что и лишенная белка РНК справлялась со своей каталитической функцией. Сначала биохимики подумали, что это ошибка, артефакт, оставшийся или занесенный извне белок — но и искусственно созданная РНК с той же последовательностью работала как фермент. Стало понятно, что ферментативная активность больше не прерогатива белков.

Дальше — больше. Помимо каталитической активности удалось обнаружить еще одно свойство — это регулирование экспрессии генов, то есть степени их проявления. Этот процесс называется РНК-интерференцией, и участвуют в нем, конечно, не все типы РНК, а только два подтипа — микроРНК и малые интерферирующие РНК. Даже сейчас известны тысячи различных РНК, участвующие в подавлении активности гена на всех стадиях его проявления, от считывания ДНК до непосредственного белкового синтеза. Причем оказалось, что интерферирующая РНК может быть даже… двухцепочечной.

Простыми словами интерференцию можно объяснить так: маленькие молекулы РНК комплементарны тем генам, которые нужно заглушить или каким-то другим образом повлиять на их активность, и благодаря таким РНК-«ориентировкам» ферменты-киллеры могут найти уже синтезированную матричную РНК, то есть копию гена, по которой будет работать рибосома, и уничтожить ее. На самом деле механизм, конечно, сложнее, но смысл один — регуляция работы ДНК.

Особенно часто такие РНК проявляют себя в различных процессах, направленных на защиту организма, — они устраняют опасность, уничтожая нуклеиновые кислоты патогенов. Причем этот механизм достаточно древний — он есть у растений и даже, судя по всему, у одноклеточных, по крайней мере микроРНК у некоторых из них уже обнаружили.

Как бактерии стимулируют рост растений?

Почва — это гораздо больше, чем просто грязь, она живая. В чайной ложке почвы содержится больше микробов, чем людей на земле. Один гектар плодородной почвы может содержать в среднем 8-15 тонн бактерий, грибов, простейших, нематод, дождевых червей и членистоногих.

Мудрая природа позаботилась о растениях. Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи. Такие микробы представляют собой особый класс бактерий, которые занимают ризосферу (корневую зону) и обладают способностью улучшать развитие и повышать защитные силы растений.

Как мы знаем, растения получают пищу из почвы, в которой они растут. Однако эта пища доступна им только благодаря большому разнообразию микробов (особенно бактерий и грибков), которые могут химически и механически преобразовывать материалы в почве в питательные вещества. Таким образом, эти бактерии напрямую влияют на рост растений, облегчая доступ к таким питательным веществам, как азот, фосфор, железо и другие.

Хотя азот, фосфор и железо могут быть в изобилии в почве, они часто находятся в форме, которую растение не может использовать. Бактерии, стимулирующие рост растений, преобразуют эти питательные вещества в форму, которую растение может легко использовать для питания.

Эти бактерии также могут продуцировать растительные гормоны, такие как ауксины, гиббереллины и цитокинины. Эти гормоны стимулируют рост корней и побегов в обмен на источники питания, получаемые ими из растения.

Кроме того, бактерии, стимулирующие рост растений, обладают способностью защищать растения от патогенов. В борьбе за питательные вещества они вытесняют патогены и производят антибиотики и противогрибковые метаболиты.

Подобные бактерии могут помочь растению защитить себя от патогенов совершенно удивительным образом. Они способствуют тому, что в растении запускается сигнал, который активирует защитную систему. Это включает в себя укрепление клеточных стенок растений, производство антимикробных веществ и синтез белков, связанных с патогенами.

Почвенные микробы образуют симбиотические (взаимовыгодные) отношения с растениями, усиливая защиту от патогенов и стимулируя их рост в обмен на источники пищи

Желательно и обязательно

Отношения, при которых растительные организмы получают обоюдную выгоду, можно отнести к мутуалистическим (мутуализм – от лат. mutuus – «взаимный»). Обычно разделяют факультативный и облигатный (от лат. obligatus – «непременный», «обязательный») мутуализм.

В первом случае взаимное сотрудничество помогает выживанию, но не является обязательным для организмов.
Во втором – сотрудничество жизненно необходимо для обоих партнеров-участников.

Если при этом сосуществующие партнеры неразделимы и зависят друг от друга, то подобные связи называют симбиотическими (симбиоз – от греч. symbiosis – «совместная жизнь»).

Примеры в природе

Есть множество примеров симбиотических отношений, которые достигаются в природе. Ниже приведена группа взаимодействий, которые отражают способ взаимодействия различных видов для достижения выживания в их естественной среде обитания..

лишайников

Лишайники представляют собой мутуалистическое симбиотическое взаимодействие между водорослями и грибком. В этом взаимодействии гриб является доминирующим видом, микобионтом; другой вид, который может быть водорослями или цианобактерией, является фикобионтом.

В этом взаимодействии гриб является опорой водорослей, обеспечивая структуру и влажность. Кроме того, водоросль отвечает за выработку углеводов, которые она делит с грибком, чтобы завершить симбиотическую ассоциацию.

микоризы

Микоризы представляют собой взаимно симбиотическое взаимодействие между различными грибами почвы и корнями растений. Почвенные грибы, как по краям гломеромицеты, Basidiomycota и Ascomycota установлены в ризосфере растения, обменивающегося питательными веществами.

В этом отношении растение выигрывает от наличия различных питательных элементов, которые были разложены грибами. Кроме того, взаимодействие между корнями и мицелием гриба позволяет им использовать преимущества большего объема почвы.

В случае грибка он получает жизненно важное пространство и поглощает углеводы, образующиеся в процессе фотосинтеза. Успех микоризы зависит от условий окружающей среды, в которых развивается симбиоз

Кишечная флора

Кишечная флора — это симбиотические отношения, которые существуют между группой бактерий и микроорганизмов в кишечном тракте млекопитающих. Микрофлора состоит из тысяч полезных бактерий, которые отображают функции организма.

Различные бактерии, которые составляют кишечную флору, выполняют питательные, защитные и иммунологические функции. Тем не менее, они легко изменяются простыми диетическими изменениями, лекарствами, вирусными инфекциями или возрастом.

Муравьи и тли

Некоторые виды муравьев и тлей поддерживают тип симбиотических отношений мутуалистического типа. В этих отношениях тля получает защиту и заботу от муравьев, которые получают пользу от сладкого нектара, производимого тлей..

Муравьи (Tetramorium) защитить тлю (Paracletus cimiformisкак если бы это была стая, устанавливающая отношения сотрудничества. В этих отношениях тля получает защиту, а муравьи питаются..

Рыба-клоун и анемон

Разноцветная рыба-клоун (Amphiprion ocellaris) обитает среди ядовитых анемонов на дне моря. Установление взаимных отношений, когда рыба-клоун привлекает хищников, которые парализованы ядовитыми щупальцами анемонов.

После того, как хищная рыба парализована, она служит пищей для анемонов. Останки используются рыбой-клоуном, которой в этой задаче удается очистить и поддерживать насыщенную кислородом воду вокруг своего хозяина..

Акулы и Ремора

Симбиоз между акулами и реморами Echeneidae) является ярким примером комменсализма. Несмотря на то, что remoras — превосходные пловцы и могут охотиться, они предпочитают придерживаться акул для транспорта и еды.

Крокодилы и ржанки

Крокодил и плювиальная или египетская ржанка поддерживают отношения взаимности. Хотя у крокодила есть челюсть с более чем 80 острыми зубами, птице не мешает свободно ходить во рту.

В сущности, связь устанавливается в потребности птицы в пище и гигиенических требованиях рептилий. Ржанка получает свою пищу, убирая остатки пищи изо рта крокодила, и это становится чистым между их зубами.

Второй шанс

Один из самых замечательных примеров симбиоза — митохондрии, маленькие органеллы, живущие в каждой клетке нашего тела (и любого другого ядерного организма на земле — от гриба до домашней кошки) и обеспечивающие нас молекулами АТФ, универсальным энергетическим запасом. Без этих органелл жизнь не была бы такой, какой мы ее знаем. При этом митохондрии довольно самостоятельны: у них есть свой геном, они способны делиться внутри клеток, да и внешне мало отличаются от обычной бактерии, за исключением того, что ряд критически важных генов в их собственном геноме отсутствует — они «перекочевали» в ядро клетки-хозяина.

Дело в том, что митохондрии и пластиды — органеллы, отвечающие за фотосинтез у растений, — это пример эндосимбиоза. Когда-то давно их предки были свободноживущими бактериями — протеобактериями, которые стали митохондриями, и цианобактериями, которые стали пластидами, — но их поглотили более крупные ядерные клетки и оставили в качестве рабочей силы.

черты

В мутуализме оба организма получают пользу, а в комменсализме — только один из организмов. Наоборот, при паразитизме один из организмов пользуется преимуществом другого, наносящего определенный ущерб.

Эти симбиотические отношения встречаются на всех трофических уровнях наземных и водных экосистем. На самом деле, эти взаимоотношения часто наблюдаются на внутриклеточном уровне, когда органеллы взаимодействуют друг с другом для выполнения определенных функций..

В этом контексте часто можно найти примеры симбиоза у большинства живых существ планеты; животные, растения, грибы и микроорганизмы. Лишайники, образованные симбиотическими отношениями между водорослью и грибком, были одним из первых изученных взаимодействий.

На микроскопическом уровне симбиотические отношения оказывают большое влияние на вопросы здравоохранения и сельскохозяйственного производства. Многие микроорганизмы могут стать патогенами растений и животных, в том числе человека, вызывая заболевания, которые трудно контролировать.

В настоящее время знание механизмов, управляющих симбиотическими отношениями, является предметом изучения в биологии. Знание того, как развился этот феномен, означает понимание того, как природа поддерживает жизнь на планете Земля..

Симбиоз паразитизма

Как правило, в паразитическом симбиозе участвуют паразитические организмы, такие как блохи, черви, грибы, бактерии, паразиты и другие.

Эти паразитические организмы меньше по размеру и могут размножаться быстрее, поэтому для выживания им нужны другие живые существа, будь то просто для нормальной жизни или источника пищи.

Примеры симбиоза паразитизма:

Паразит со своим хозяином

Паразитируют различные болезнетворные микроорганизмы, обитающие в организме человека, животных и растений.

Паразиты живут и получают пищу от своего хозяина, а именно от тела человека, животного или растения. Но паразит ничего не дает хозяину.

Плазмодий с людьми

Плазмодий, вызывающий малярию, обитает в печени и эритроцитах человека. Малярия передается от человека к человеку от комаров и делает малярию заразной болезнью.

Комары и люди

Где эти комары будут кусать и пить человеческую кровь. Некоторые виды комаров могут даже переносить лихорадку денге или малярию.

Для комаров такая связь выгодна благодаря размножению. Но для людей эти отношения губительны, потому что у них могут развиться опасные заболевания.

паразитизм

Паразитизм — это взаимодействие между особями двух видов, при котором один вид получает выгоду в ущерб другому. В этом случае человека, который получает пользу, называют паразитом, а пострадавшим является хозяин..

В зависимости от среды обитания, где паразит взаимодействует с хозяином, паразиты могут быть эндопаразитами или эктопаразитами. Эндопаразит живет внутри хозяина, а эктопаразит живет вне хозяина.

Благодаря паразитизму многие виды эволюционировали, обеспечивая свои жизненные потребности за счет хозяина. Разновидность, которая паразитирует, способна обеспечить свои потребности в питании, среду обитания и безопасность, нанося вред хозяину..

По сути, в отношениях паразитизма гость никогда не получает выгоды, это отношения без потерь. Хозяин имеет тенденцию уменьшать свои жизненные способности, прибывая к смерти в результате взаимодействия с паразитом.

Характерной особенностью паразитов является их высокая способность доминировать над другими видами. В связи с этим они представляют собой организмы, адаптированные к экстремальным условиям, и они подвержены резким изменениям, вызванным защитными механизмами индивидуумов-хозяев..

Примерами эндопаразитов являются вирусы, амебы или черви, которые живут внутри хозяина в ущерб своим питательным возможностям. Внешне блохи, клещи, клещи или термиты являются примерами эктопаразитов..

Симбионты в организме человека

В том случае, если симбиоз приносит пользу одному из «сожителей» и вредит другому, говорят о паразитизме. Например, блохи используют собаку как источник питания, поэтому они являются паразитами. Но собака вполне спокойно проживет и без блох, а вот блохи без собаки никак не обойдутся.

Мы привыкли считать, что бактерии – это плохо. Однако, как и люди, бактерии бывают всякие. Если избавить человека от всех микробов и бактерий, живущих в нем и на нем, то долго этот несчастный не протянет.

Связь человека с окружающим миром сложилась в процессе эволюции и представляет собой стройную систему взаимоотношений симбионтов. Без существования бактерий, вирусов, сапрофитов (утилизация отходов) и даже паразитов невозможно существование единой системы под названием «человек».

Бактерии-симбионты живут в нашем кишечнике, на слизистых, на коже и составляют так называемую нормальную микрофлору. Наши родные микроорганизмы:

Дают защиту всему организму, убивая или лишая пищи «пришлые» бактерии. Они не дают возможности расселиться на коже или слизистых опасным микробам или вирусам, пришедшим извне, тем самым создавая иммунную систему организма.
Участвуют в пищеварении. Бактерии, живущие в кишечнике человека, вырабатывают пищеварительные ферменты, без которых невозможно усвоение некоторых видов пищи.

В формировании нормальной микрофлоры человека принимают участие около 500 видов различных бактерий. Так, наличие в организме человека кишечной палочки (в определенных количествах) – непременное условие для переваривания лактозы. В свою очередь лактобактерии перерабатывают полученную лактозу и другие углеводы в молочную кислоту, участвуя в процессе получения энергии.

В начале была РНК

Университет Иллинойса, 1967 год. Молодой, ему всего 39 лет, профессор Карл Вёзе занимается делом всей своей жизни — молекулярной эволюцией. В какой-то момент Вёзе заметил, что маленькие РНК, участвующие в создании рибосом («машин» по сборке белка на основе генетического кода), — очень удобный материал для изучения мутаций и изменений, возникающих от вида к виду. Это своеобразные хронометры, и Вёзе решил прибегнуть к ним для изучения филогенетических, то есть эволюционных, деревьев.

Вообще-то Вёзе хотел опровергнуть довлеющую теорию о том, что археи суть изменившиеся бактерии. Он считал, что всё живое можно разделить на три независимых домена — археи, бактерии и животные — и что археи не просто «странные бактерии», а целое отдельное царство, развивающееся по собственному пути. В конце концов, ему это удалось, но параллельно с открытием доменной структуры жизни Вёзе, всю жизнь изучавший РНК, пришел к неожиданному выводу.

Вёзе писал:

И вот накопленные знания об РНК, ее свойствах и способности изменяться наталкивают Вёзе на мысль, что именно РНК была тем «посредником» между миром неорганических молекул и жизнью. В этом ему сильно помогает открытие у РНК способности к катализу — то, что раньше считалось только белковой привилегией, оказывается вовсе не редкостью для маленьких нуклеиновых кислот.

Обрастать плотью доказательств гипотеза стала позже, с приходом на мировую научную арену новых молекулярных биологов, в частности Уолтера Гилберта. Он занимался разработкой методов секвенирования — расшифровки нуклеотидной последовательности и за это в 1980 году получил Нобелевскую премию вместе с Полом Бергом. Но, как любой крупный ученый, Гилберт интересовался многим и в 1986 году опубликовал статью, развивающую идеи Вёзе, — «Происхождение жизни. РНК-мир». Именно Гилберт придумал для гипотезы емкое название — РНК-мир.

Все полученные данные об РНК неплохо укладывались в эту теорию. Даже организмы, содержащие только РНК без присутствия ДНК, нашлись — РНК-вирусы, обширная группа, включающая и представителей семейства коронавирусов. Нашлись и косвенные подтверждения гипотезы в самой молекулярной догме и процессах репликации (то есть удвоения) ДНК

Дело в том, что если рассматривать всех участников молекулярной догмы, то можно заметить одну важную деталь: рибосомы для синтеза белка есть у всех и в целом очень похожи по строению — не важно, у кого мы будем брать рибосому, у архей, бактерий или эукариот. Та же ситуация с процессом снятия копии, то есть синтеза матричной РНК

А вот участники процесса репликации ДНК немного разнятся у разных царств, хотя процесс идейно похож. Из этого наблюдения у ряда ученых родилось любопытное предположение: репликация ДНК появилась позже рибосом и системы синтеза РНК, хотя четких доказательств пока нет.

Взаимодействие с человеком

Человек постоянно живет в содружестве с многочисленным бактериальным сообществом, представленным нескольким десятком основных семейств. Отсутствуют микробы только в крови и лимфе. Все остальные органы и ткани, так или иначе, вступают в контакт либо с самими бактериями, либо с продуктами их жизнедеятельности.

Желудочно-кишечный тракт

ЖКТ населен симбионтами семейства Энтеробактерии (Enterobacteriaceae). Это самое многочисленное сообщество, которое включает в себя роды кишечных патогенных и условно патогенных микроорганизмов. Также в ЖКТ имеется большое количество представителей семейства Лактобацилл (Lactobacillus) – эти микроорганизмы создают кислотную среду, которая подавляет деятельность бактериальных и вирусных патогенов; также лактобактерии очищают кишечник от гнили.

Кожные покровы

Кожа человека населена микроорганизмами в не меньшей степени, нежели ЖКТ. На коже присутствуют стафилококки эпидермидис, коринеформные бактерии, протеи, пропионибактерии, псевдомонады, кишечные микробы и другие.

Бактерии на коже человека

Активность микробов, которые населяют кожу, зависит от наличия многих подавляющих факторов, а также факторов, которые стимулируют развитие благоприятной среды для роста определенного вида бактерий. Как только такая среда создается, сразу в этом бактериальном сообществе начинает преобладать определенная бактериальная форма, что чаще всего сопровождается инфицированием кожных покровов. При нормальных условиях, когда одна группа сдерживает другую, подобное взаимодействие является естественным биологическим щитом.

Ротовая полость

Во рту также установлено наличие бактериального симбиоза, который регулирует внутреннюю среду ротовой полости и не дает возможности активизироваться патогенной микрофлоре, тем самым защищая ткани самой ротовой полости и верхних дыхательных путей от инфекционных заражений.

Пример симбиоза

В воздухе, которым мы дышим, есть азот (аж 78% от общего объема). Этот химический элемент в обязательном порядке входит в состав белков и нуклеиновых кислот, а значит, жизненно необходим все живым организмам на Земле.

Человек и животные получают азот вместе с пищей, в основном из белков животного и растительного происхождения. Но откуда же берут азот растения?

Получать азот напрямую из атмосферного воздуха самостоятельно растения не умеют. В почве тоже есть азот, но, во-первых, его очень мало, во-вторых, значительная его часть содержится в органических соединениях, усваивать которые растения не в состоянии.

И вот здесь вступают в игру азотфиксирующие бактерии. Они умеют превращать органические соединения, содержащие азот, в минеральные (нитраты), доступные для питания растений.

Отдельное место в ряду азотфиксирующих бактерий занимают так называемые клубеньковые. Эти микроорганизмы-симбионты образуют клубеньки на корнях бобовых растений (клевера, люпина, гороха, вики). Клубеньковые бактерии связывают свободный атмосферный азот и доставляют его прямо к столу своего растительного хозяина.

Таким образом, с помощью клубеньков-симбионтов растения получают возможность получать азот, а микроорганизмы, в свою очередь, берут от растений питательные вещества (продукты углеводного обмена и минеральные соли) для собственного роста и развития.

Для успешного развития системы симбионтов (растение + микроорганизм) необходимы определенные условия:

температура;
влажность;
реакция почвы;
штамм бактерий.

В природных условиях встречаются клубеньковые бактерии различных видов, и не все они достаточно эффективны. Поэтому в сельском хозяйстве используют выведенные штаммы микроорганизмов, инфицируя ими бобовые растения, что приводит к увеличению урожая.

Однако в случае с бобовыми симбиоз – вынужденная необходимость. Если в почве будет достаточно азота (например, азотные удобрения), то клубеньковые бактерии потеряют для хозяина свою значимость, и их колонии будут разрушены самим растением.

Как симбионты проникают внутрь клетки?

Как микроорганизмы оказываются в клетках высших животных и растений? Некоторые виды обладают специально предназначенными для этого механизмами. Причем нередко они имеются не у самого симбионта, а у «принимающей стороны». Есть такой мелкий водный папоротник – азолла (Azolla). На нижней полости его листьев имеются узкие проходы, которые ведут в каверны, специализирующиеся на выделении слизи. Вот в эти-то полости и попадают сине-зеленые водоросли анабены (Anahaena azollae), которые заплывают в каверны вместе с током воды.

Папоротник растет, каналы зарастают, водоросли остаются в полной изоляции. Ученые долго пытались создать на базе азоллы колонии других видов, но никакого успеха они так и не достигли. Можно с уверенностью говорить о том, что образование симбиотической связи возможно только в случае полного совпадения ряда параметров. Кроме того, подобный союз отличается ярко выраженной видовой специфичностью.

Таким образом, симбионты – это организмы, которые питаются благодаря специфичным для своего вида процессам (азотфиксирующие микроорганизмы), разделяют ценные вещества с партнером, но при этом нуждаются в определенных условиях, которые может предоставить только он.

Характеристики

Кораллы Было обнаружено, что образуют характерные ассоциации с симбиотических азотфиксирующих бактерий. Кораллы развивались в олиготрофных водах, которые, как правило, бедны азотом. Поэтому кораллы должны образовывать мутуалистических отношения с фиксирующим азота организма, в данном случае предметом данного исследования, а именно Symbiodinium. В дополнении к этому фитопланктону динофлагеллату, кораллы также образуют отношения с бактериями, Archae и грибами. Проблема заключается в том, что эти динофлагеллятах также азот ограничены и должны образовывать симбиотические отношения с другим организмом; здесь предлагается быть диазотрофы. Кроме того, цианобактерии были обнаружены, что обладают генами, которые позволяют им пройти фиксацию азота. Данное исследование идет дальше, чтобы исследовать возможность того, что в дополнении к названному фитопланктону динофлагеллату и некоторым цианобактерий, эндосимбиотическим водорослям и кораллам содержат ферменты, позволяющие им и претерпевать ассимиляции аммония.

Из-за небольшого размера генома большинства эндосимбионтов, они не могут существовать в течение длительного времени вне клетки-хозяина, тем самым предотвращая долгосрочные симбиотических отношений. Однако, в случае endonuclear симбиотических бактерий Holospora, было обнаружено, что виды Holospora могут сохранять свою инфекционность в течение ограниченного времени и образуют симбиотические отношения с видами Paramecium.

Он хорошо принят и понял , что есть мутуалистические отношения между растениями и ризобиями бактерий и микоризами , позволяющих растения выжить в противном случае азота бедных почвенной среды. Со-эволюция описывается как ситуация , когда два организма эволюционировать в ответ друг с другом. В исследовании , опубликованном в функциональной экологии , эти ученые исследовали присвоил ли такое мутуалистических отношения эволюционное преимущество либо растения или симбионта. Они не считают , что исследованные ризобиальные бактерии имели какое — либо эволюционное преимущество с хозяином , но нашли большую генетическую изменчивость среди популяций ризобий изученных бактерий.

Организмы, как правило, устанавливают симбиотические отношения из-за их ограниченную доступность ресурсов в их среде обитания или в связи с ограничением их источник пищи. Триатомовые клопы векторы имеют только один хост и, следовательно, должны установить связь с бактериями, чтобы дать им возможность получить питательные вещества, необходимые для поддержания себя.

Применение для симбиотических бактерий в paratransgenesis для управления важными векторов для заболевания, таких как передачи болезни Шагаса путем Triatome целоваться ошибками . Симбиотические бактерии в бобовых корнях обеспечивают растения с аммиаком в обмен на углерод растения и защищаемый дом.

Симбиотические бактерии, хемосинтезирующие , которые были обнаружены , связанные с мидий ( Bathymodiolus ) , расположенных вблизи гидротермальных источников имеют ген , который позволяет им использовать водород в качестве источника энергии, в предпочтение серы или метана в качестве источника энергии для производства энергии.

тип

Общая классификация способов взаимодействия организмов основана на их физическом взаимодействии. В этом отношении определяется физическое пространство, в котором взаимодействуют симбионты, внутри организма или снаружи..

эндосимбионтный: это симбиотическая ассоциация, где человек обитает в другом человеке. Например: бактериальная флора, которая является частью кишечного тракта млекопитающих.
ectosymbiosis: это взаимодействие, при котором один из симбионтов взаимодействует с другим человеком. Например: отношения между пчелами и цветами во время процесса опыления.

Когда взаимодействие необходимо для поддержания жизненных способностей одного из симбионтов, говорят о постоянных или обязательных отношениях. В противном случае отношения называются временными или необязательными..

Аналогично, в зависимости от того, каким образом начинается симбиотический процесс, существуют отношения вертикальной передачи и горизонтальной передачи. По вертикали симбионты передаются потомству, а по горизонтали хозяин получает симбионты среды..

По сути, соответствие при получении выгоды — это способ, которым симбиотические отношения в основном классифицируются, имея в виду, что эта выгода может быть общей, направленной или наносить ущерб одному из симбиотов..

Враги наших друзей

Антибиотики – относительно недавнее изобретение человечества. Сложно подсчитать, сколько жизней было спасено благодаря этому открытию. Однако, как известно, за все нужно платить. Антибиотики уничтожают все бактерии, не делая различий на хороших и плохих.

Именно поэтому после приема антибиотиков микрофлора кишечника выглядит весьма печально. Это моментально сказывается не только на нашем пищеварении, но и сильно снижает иммунитет. То есть, получается, опасность подцепить следующее заболевание становится больше после приема лекарств, предназначенных защитить наше здоровье.

Ученые пытаются разрушить этот замкнутый круг, разрабатывая все новые, узконаправленные, препараты. Но долгие годы широкого использования антибиотиков привели к тому, что микрофлора человека становится все более слабой. А отсутствие или недостаточное количество бактерий-симбионтов влечет за собой целый букет хронических заболеваний: диабет, рак, ожирение и т.д.

Внутриклеточные симбионты

Не так уж и редко симбионты могут жить внутри клеток своего «хозяина». Если говорить о тех же водорослях, то их называют эндофитами. Они образуют эндосимбиозы, которые уже намного сложнее вышеописанных явлений. Между партнерами в этом случае уже образуются тесные, прочные и долговременные связи. Их главное отличие заключается в том, что выявляются такие симбионты-простейшие только в результате достаточно подробных и сложных цитологических исследований.

В какой-то момент эти внутриклеточные симбионты перешли к полностью «оседлому» существованию внутри живой клетки, а затем и вовсе стали зависимыми от нее, передав управление своим геномом в ее ядро (частично). Так что можно смело заявлять о том, что все ныне известные формы жизни, которые стремятся к взаимовыгодному существованию, имеют все шансы когда-то стать единым целым с теми организмами, с которыми у них сегодня существуют партнерские отношения.

Где и чем живут наши маленькие друзья?

Бактерии есть практически по всей длине желудочно-кишечного тракта, начиная от ротовой полости до прямой кишки. Но самые важные обитают именно в кишечнике. Здесь они вырабатывают ферменты и витамины, без которых процесс пищеварения попросту невозможен.

На каждом участке кишечника живут именно те микроорганизмы, которые приспособлены к определенным условиям обитания и содержанию питательных веществ. Например, в слепой кишке самой многочисленной группой являются бактерии, расщепляющие целлюлозу, что делает возможным переработку клетчатки.

Бактериям тонкого кишечника приходится выживать в довольно жестких условиях. Именно здесь находятся агрессивные вещества, смертельные для многих микроорганизмов. Например, соляная кислота, необходимая для пищеварения, убивает значительное количество микробов. Только несколько видов бактерий и дрожжей способны выжить в такой среде.

Кроме того, именно в тонком кишечнике процесс поглощения питательных веществ идет полным ходом. Это значит, что бактериям приходится сражаться за пищу с самим организмом. А еще сюда попадают не до конца обработанные вещества, не всегда пригодные для питания бактерий.

Тонкий кишечник связан с кровеносной и лимфатической системами, переносящими полученные питательные вещества. А нервная система по сигналу тонкого кишечника регулирует состав и количество гормонов, необходимых организму. То есть тонкий кишечник, благодаря своим симбионтам, является энергетической станцией и поставщиком питательных веществ.

В толстом кишечнике бактериям живется значительно привольней, поэтому их количество и видовое разнообразие гораздо больше. В толстый кишечник организм отправляет непереваренные остатки пищи и другие отходы (осколки до размеров молекул) для дальнейшего вывода наружу.