Симбиомз

Симбиомз (от греч. ухм - — «совместно» и вЯпт — «жизнь») — взаимовыгодное отношение организмов двух или нескольких разных видов.

В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений (примером служат 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 — это любая форма 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

[убрать]

1 Мутуализм 2 Комменсализм 3 Симбиоз и эволюция 4 Примеры симбиозов
4.1 Насекомые/растений 4.2 Грибы/водоросли 4.3 Животные/водоросли 4.4 Грибы/растения 4.5 Насекомые/насекомые
5 См. также 6 Примечания 7 Литература 8 Ссылки

Мутуализм[править | править исходный текст]

Мутуалимзм — 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[править | править исходный текст]

В зависимости от характера взаимоотношений видов-комменсалов выделяют три вида комменсализма:

комменсал ограничивается использованием пищи организма другого вида (например, в извивах раковины рака-отшельника обитает кольчатый червь из рода Nereis, питающийся остатками пищи рака); комменсал прикрепляется к организму другого вида, который становится «хозяином» (например, рыба-прилипала плавником-присоской прикрепляется к коже акул и др. крупных рыб, передвигаясь с их помощью); комменсал селится во внутренних органах хозяина (например, некоторые жгутиконосцы обитают в кишечнике млекопитающих).

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 (CAM-фотосинтез), 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. Комменсализм — способ совместного существования двух разных видов живых организмов, при которых одна популяция извлекает пользу от взаимоотношения, а другая не получает ни пользы, ни вреда (например, чешуйница обыкновенная и человек).

Симбиоз и эволюция[править | править исходный текст]

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 ведёт 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 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[править | править исходный текст]

Эндофиты живут внутри растения, питаются его веществами, выделяя при этом соединения, способствующие росту организма-хозяина. Транспортировка семян растений животными, которые поедают плоды и выделяют непереваренные семена вместе с пометом в другом месте.

Насекомые/растений[править | править исходный текст]

Дерево (Duroia hirsuta) — жилище/Myrmelachista schumanni («лимонные муравьи») — гербицид (муравьиная кислота) для ростков конкурентов. Явление — сады дьявола. Опыление цветущих растений насекомыми, в ходе которого насекомые питаются нектаром. Некоторые растения, например табак, приманивают к себе насекомых, которые способны защитить их от других насекомых[1].

Грибы/водоросли[править | править исходный текст]

Лишайник состоит из гриба и водоросли. Водоросль в результате фотосинтеза производит органические вещества (углеводы), использующиеся грибом, а тот поставляет воду и минеральные вещества.

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.

Животные/водоросли[править | править исходный текст]

Желтопятнистая саламандра уже с момента существования в икринке может содержать в себе одноклеточные водоросли Oophila amblystomatis. При этом водоросли, используя метаболиты животного, вырабатывают кислород, используемый для получения химической энергии в митохондриях[2]. Поселение зеленых водорослей в желобках волос ленивца, который таким образом маскируется под зелёный фон.

Грибы/растения[править | править исходный текст]

Многие грибы получают от дерева питательные вещества и снабжают его минеральными веществами (микориза).

Насекомые/насекомые[править | править исходный текст]

Некоторые муравьи защищают («пасут») тлю и получают от неё взамен выделения, содержащие сахар.

Примечания[править | править исходный текст]

↑ Растения научились звать на помощь хищных насекомых. Lenta. ru (27 августа 2010). Проверено 4 сентября 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011. ↑ В клетках позвоночных впервые нашли водорослей-симбионтов. Lenta. ru (2 августа 2010). Проверено 14 августа 2010. Архивировано из первоисточника 24 августа 2011.

Литература[править | править исходный текст]

оль симбиоза в эволюции клетки. — М: Мир, 1983. — 354 с. Douglas A. E Symbiotic interaction. — Oxford Univer. Press: Oxford:Y-N, Toronto, 1994. — 148 p.

Взаимоотношения бактерий. Типы взаимоотношений микробов в биоценозах. Симбиоз. Мутуализм. Комменсализм.

Микроорганизмы жёстко конкурируют между собой. Это связано с тем, что обитающие в конкретном биоценозе микробы обладают принципиально сходными потребностями в источниках энергии и питания. Каждый микроорганизм приспосабливается не только к неживым субстратам, но и к другим окружающим его организмам. Подобная адаптация иногда приводит к приобретению особых метаболических свойств, наделяющих обладателя способностью занимать специфические ниши. Например, нитрифицирующие бактерии могут расти без органических источников энергии, окисляя аммиак или нитриты в качестве источника энергии в отсутствие света; другие организмы в подобных условиях не развиваются. Поэтому нитрифицирующие бактерии не испытывают биологической конкуренции. Значительная часть бактерий участвует в конкурентной борьбе, адаптируясь к сосуществованию с другими формами жизни либо вступая с ними в противодействие.

Симбиоз

Симбиоз [от греч. symbiosis, совместное проживание] — совместное длительное существование микроорганизмов в долгоживущих сообществах. Взаимоотношения, при которых микроорганизм располагается вне клеток хозяина (более крупного организма), известны как эктосимбиоз; при локализации внутри клеток — как эндосимбиоз.

Типичные эктосимбиотические микробы — Escherichia coli, бактерии родов Bacteroides и Bifidobacterium, Proteus vulgaris, a также другие представители кишечной микрофлоры. Как пример эндосимбиоза можно рассматривать плазмиды, обеспечивающие, например, резистентность бактерий к ЛС. Симбиотические отношения также разделяют по выгоде, получаемой каждым из партнёров.

Мутуализм [от лат. mutuus, взаимный] — взаимовыгодные симбиотические отношения. Так, микроорганизмы вырабатывают БАБ, необходимые организму хозяина (например, витамины группы В). При этом обитающие в макроорганизмах эндо - и эктосимбионты защищены от неблагоприятных условий среды (высыхания и экстремальных температур) и имеют постоянный доступ к питательным веществам. Из всех видов мутуализма наиболее удивительно культивирование некоторых грибов насекомыми (жуками и термитами). С одной стороны, это способствует более широкому распространению грибов, с другой — обеспечивает постоянный источник питательных веществ для личинок. Это напоминает выращивание человеком полезных растений и микроорганизмов.

Комменсализм — разновидность симбиоза, при которой выгоду извлекает только один партнёр (не принося видимого вреда другому); микроорганизмы, участвующие в таких взаимоотношениях. — комменсалы [от лат. сот-, с, + mensa, стол; буквально — сотрапезники]. Микроорганизмы-комменсалы колонизируют кожные покровы и полости организма человека (например, ЖКТ), не причиняя «видимого» вреда; их совокупность — нормальная микробная флора (естественная микрофлора). Типичные эктосимбиотические организмы-комменсалы — кишечная палочка, бифидобактерии, стафилококки, лактобациллы. Многие бактерии-комменсалы принадлежат к условно-патогенной микрофлоре и способны при определённых обстоятельствах вызывать заболевания макроорганизма (например, при внесении их в кровоток во время медицинских манипуляций).

Контрольная работа № 1

Вариант №8

Взаимоотношение микроорганизмов: симбиоз, метабиоз, антагонизм. Производство пива: осветление пива, его розлив. Требования ГОСТа к качеству пива.

1.Взаимоотношение микроорганизмов: симбиоз, метабиоз, антагонизм.

В конкретных экологических условиях между разными группами микробов устанавливаются определенные взаимоотношения, характер которых зависит от физиологических особенностей и потребностей совместно развивающихся микробов. Кроме того, микроорганизмы вступают в различного рода взаимоотношения не только между собой, но и с простейшими, высшими растениями и другими группами организмов, составляющих почвенное население.

В основном эти взаимоотношения можно условно подразделить на две большие группы: благоприятные — синергизм и неблагоприятные — антагонизм. Однако взаимоотношения между микробными сообществами далеко не всегда укладываются в рамки этих подразделений, так как они чрезвычайно сложны, разносторонни и вариабельны. Изменения во взаимоотношениях происходят вследствие изменений окружающих условий существования или в результате перехода микробов из одной стадии развития в другую. Можно отметить следующие формы взаимоотношений между микроорганизмами: сосуществование, метабиоз, симбиоз, конкуренция, хищничество, паразитизм, антагонизм.

Сосуществованием, или нейтрализмом, называется такая форма взаимоотношений, когда организмы, развиваясь совместно, не приносят друг другу ни вреда, ни пользы. Метабиоз — использование продуктов жизнедеятельности одних микробов другими.

Это явление наблюдается, например, при ступенчатом разложении растительных и животных остатков в почве. Симбиоз характеризуется взаимовыгодным влиянием микроорганизмов друг на друга в единой ассоциации (совокупности). Так, классическим примером симбиоза между водорослями и грибами являются лишайники. Тесный симбиоз между этими двумя группами микроорганизмов зашел так далеко, что в процессе эволюции данная микробная ассоциация выделилась в особый морфофизиологический класс, отличный как от грибов, так и от водорослей. При этом гриб, составляющий основу лишайника, расщепляет питательный субстрат и поставляет необходимые для усвоения вещества водорослям, а водоросли снабжают гриб продуктами фотосинтеза. Конкуренция наблюдается тогда, когда совместно развивающиеся организмы нуждаются в одних и тех же питательных веществах и условиях развития. Хищничество заключается в поглощении клеток одних микроорганизмов другими для использования их в качестве питания. Паразитизм характеризуется тем, что один вид микроорганизма (паразит) поселяется в клетке другого (хозяина) и питается за счет хозяина. Абсолютные (облигатные) Паразиты не могут развиваться в отсутствие хозяина. Известны паразитические формы бактерий и плесневых грибов, развивающиеся в клетках или в гифах хозяев. Примером паразитизма в известной мере может также служить явление бактерио - и актинофаги. Антагонизм — подавление развития одних форм микробов другими с помощью вырабатываемых ими антимикробных веществ. Этими веществами могут быть: химические соединения неспецифического действия (кислоты, спирты, перекиси и др.), которые подавляют рост микробов при высоких концентрациях; антибиотики, обладающие специфичностью действия и проявляющие антимикробные свойства при низких концентрациях.

Микроорганизмы распространяются повсюду, они населяют почву, воду, воздух. Средой обитания являются растения, холоднокровные и теплокровные животные, а также организм человека.

Большинство микроорганизмов в естественных условиях находится в определенных взаимоотношениях друг с другом, а также с организмом своих хозяев - растений, животных, человека. Эти отношения сложились в процессе эволюции. Ассоциативные взаимоотношения или сожительство разных видов микроорганизмов, а также с другими формами жизни получили название симбиоза. Типы, или формы, симбиотических отношений чрезвычайно разнообразны. Крайними из них являются мутуализм и антагонизм.

Антагонизм - такие взаимоотношения между разными видами микробов, при котором один из партнеров наносит вред другому. Это связано с образованием и выделением микробами-антагонистами метаболических продуктов, ингибирующих размножение многих организмов. К таким продуктам относятся органические кислоты (изменяющие рН среды), антибиотики, бактериоцины и др. Так, например, многие актиномицеты являются антагонистами бактерий, а молочнокислые бактерии обладают антагонистическими свойствами в отношении гнилостных бактерий и т. д.

Метабиоз (от мета... и греч. bios - жизнь) - взаимоотношение между микроорганизмами

при использовании какого-либо одного сложного субстрата. Так, например, при использовании белковых веществ последовательно могут принимать участие в этом процессе аммонификаторы, нитри-фикаторы и денитрификаторы. Метабиоз наблюдается также в процессе совместного использования субстрата (синтрофия). Синтрофными называют связи, при которых субстрат используется одновременно несколькими видами микробов.

Метаболическая группа связей характеризуется свойством микроорганизмов образовывать в процессе своей жизнедеятельности разнообразные продукты обмена веществ (метаболизма) и выделять их в окружающую среду. В результате этого одни микроорганизмы могут использовать отдельные продукты метаболизма (органические кислоты, аминокислоты, витамины и др.), для других организмов такие продукты обмена, как антибиотики, сероводород, пероксид водорода и др., являются ингибиторами роста.

Характер связи и определяет специфику взаимоотношений организмов.

Симбиоз. Симбиотические взаимоотношения микроорганизмов характеризуются тем, что два или более вида микробов при совместном развитии создают для себя взаимовыгодные условия. Типичным примером такого взаимоотношения является факт, описанный еще в 1863 г. Пастером в отношении совместного развития аэробных и анаэробных микроорганизмов. Развиваясь в аэробных условиях, микробы поглощают кислород и тем самым создают благоприятные условия для развития анаэробов. Имеются и другие примеры, иллюстрирующие это явление. Так, в кефирных зернах одновременно развиваются молочнокислые бактерии и дрожжи, получая при этом взаимовыгодные условия: молочнокислые бактерии, испытывая потребность в витаминах, получают их в результате развития дрожжей; в то же время дрожжи, благодаря подкислению среды молочнокислыми бактериями, получают благоприятные условия для своего развития.

Примерно то же самое происходит и в «чайном грибе», где совместно развивается несколько видов уксуснокислых бактерий и дрожжей. В этом случае уксуснокислые бактерии превращают сахарозу в глюкозу и фруктозу, которые затем этой же группой бактерий окисляются до глюконово и 5-кетоглюконовой кислот. Образовавшиеся кислоты используются дрожжами. Дрожжи, синтезируя витамины, обеспечивают потребность в них уксуснокислых бактерий.

К симбиотическому типу взаимоотношений относят п. р о т о к о-операцию, в основе, которой лежит принцип совместного использования субстрата; комменсализм — мирное сожительство разных видов микроорганизмов; мутуализм — совместное сожительство микроорганизмов, не способных существовать раздельно.

Антагонизм. В естественных условиях развития микробов довольно часто могут наблюдаться явления не только взаимно благоприятные, но и такие, при которых один вид микроорганизмов тем или иным способом угнетает или полностью подавляет рост и развитие других видов. Явление антагонизма широко распространено среди бактерии, актиномицетов, грибов и других организмов. Подробное рассмотрение антагонизма приведено ниже.

Паразитизм. Форма взаимоотношений, при которой развитие некоторых микробов происходит за счет веществ тела), етки) других организмов, называется паразитизмом.

Например, бактерии-паразиты в своем эволюционном развитии утратили способность синтезировать многие вещества; они получают их в готовом виде за счет своего хозяина. Хозяин же никакой пользы взамен от такого сожительства не получает. Бактерии — это, как правило, внеклеточные паразиты, а риккетсии и фаги (вирусы) являются внутриклеточными паразитами.

Бактериофаг в клетке бактерии и, соответственно, актинофаг в клетке актиномицета развиваются, используя вещества этих микроорганизмов, иногда приводя своего хозяина к гибели. Нередко встречаются случаи, когда бактерии паразитируют на гифах грибов, имеется большая группа грибов-паразитов, развивающихся на других грибах.

Паразитизм следует отнести к одной из форм антагонизма, однако этот тип взаимоотношений имеет специфические черты, а поэтому более рационально его рассматривать в качестве самостоятельной формы.

Хищничество. Исходя из общего определения понятия антагонизма, хищничество также должно быть, отнесено к антагонизму, однако в этом случае имеет место не только гибель клеток другого вида. Процесс хищничества состоит в том, что некоторые микробы поглощают клетки других видов микроорганизмов и используют их в качестве питательного материала. Часто подбор микробов для использования их как пищевых объектов носит избирательный характер.

К числу микроорганизмов-хищников относятся главным образом микроформы (миксобактерии, миксоамебы, миксомицеты).

Имшенецкий и Кузюрина (1951) описали наиболее простой тип хищничества, характерный для миксококков. Последние могут использовать в качестве источника питания преимущественно продукты лизиса живых клеток других бактерий. Причем мертвые клетки бактерий менее пригодны. Жизнь микроорганизмов в природных условиях обычно протекает совместно с другими живыми существами— м растениями, животными. Взаимоотношения между этими организмами носят весьма разнообразный характер и существенно сказываются на их развитии.

Основными типами взаимоотношений являются симбиоз, метабиоз, паразитизм, антагонизм.

Симбиоз — это взаимоотношения, устанавливающиеся при совместном обитании в одной и той же среде двух или более видов микробов, при которых они не мешают друг другу в развитии, или когда такое совместное обитание является даже необходимым для них. Примером могут служить отношения при одновременном нахождении на пищевых продуктах анаэробных и аэробных микробов. Поглощая кислород, аэробы создают благоприятные условия для развития анаэробов. В этой связи понятно, почему иногда продукты, хранящиеся в обычных условиях, подвергаются анаэробной порче и становятся даже ядовитыми (ботулизм).

Взаимополезные отношения устанавливаются между дрожжами и молочно-кислыми бактериями в опаре и тесте при производстве хлеба, в молоке при производстве кефира, кумыса. Молочная кислота необходима для дрожжей, а дрожжи обеспечивают молочно-кислых бактерий ростовыми веществами. Симбиотические взаимоотношения устанавливаются между клубеньковыми бактериями и бобовыми растениями. Используя готовые органические вещества растений, клубеньковые бактерии взамен снабжают их азотистыми веществами, синтезируемыми из азота воздуха.

Метабиоз — форма сожительства, близкая к симбиозу. При метабиотических взаимоотношениях один вид микроорганизмов в процессе жизнедеятельности создает благоприятные условия для другого. Так, многие сапрофиты в процессе питания способны превращать белки в пептоны, полипептиды и аминокислоты. Другие же микробы, неспособные использовать белки, хорошо усваивают эти вещества. Первые создают продукты питания для вторых, продукты жизнедеятельности вторых могут служить пищей для третьих и т. д.

Отношения метабиоза способствуют быстрой порче квашеных и соленых овощей, кисло-молочных продуктов, если они хранятся открытыми. Молочнокислые бактерии продуцируют молочную кислоту, ее потребляют плесневые грибы и подготавливают, таким образом, субстрат для гнилостных бактерий.

Дрожжи, продуцируя, спирт при развитии в средах, содержащих сахар, например во фруктовых соках, подготавливают условия для уксуснокислых бактерий, вслед за которыми этот субстрат могут использовать плесневые грибы, превращая уксусную кислоту в углекислый газ и воду. Метабиозом объясняется быстрая минерализация всех органических веществ, попадающих в почву. Принцип метабиоза лежит в основе всего круговорота веществ в природе.

Паразитизм — форма взаимоотношений, когда один из организмов развивается за счет другого. Примером паразитизма могут служить взаимоотношения между бактериофагами и бактериями. Бактериофаги, питаясь веществами живых бактерий, разрушают их.

Антагонизм — это такие взаимоотношения, при которых совместно обитающие виды микроорганизмов оказывают угнетающее действие друг на друга.