Symbioosi ( kreikaksi συμ-βίωσις - "elämä yhdessä" [1] sanasta συμ- - yhdessä + βίος - elämä) on eri biologisiin lajeihin kuuluvien elävien organismien läheinen yhteisö . Tällainen yhteisö voi olla monia muotoja riippuen näiden kahden lajin välisen suhteen luonteesta ja siitä, onko suhde hyödyllinen vai haitallinen.
Symbiontti on organismi, joka osallistuu symbioosiin [2] .
Luonnossa esiintyy laaja valikoima esimerkkejä molempia osapuolia hyödyttävästä symbioosista ( keskeisyydestä ). Vatsa- ja suolistobakteereista , joita ilman ruoansulatus olisi mahdotonta , kasveihin (esimerkkinä jotkut orkideat , joiden siitepölyä voi levittää vain yksi tietyntyyppinen hyönteis ). Tällaiset suhteet ovat aina onnistuneita, kun ne lisäävät molempien osapuolten selviytymismahdollisuuksia. Symbioosin aikana tehdyt toimet tai tuotetut aineet ovat kumppaneille välttämättömiä ja korvaamattomia. Yleistetyssä mielessä tällainen symbioosi on välilinkki vuorovaikutuksen ja sulautumisen välillä.
Molempia osapuolia hyödyttävää, pakollista symbioosin tyyppiä kutsutaan vastavuoroisuudeksi . Kommensalismi on suhde, joka on hyödyllinen yhdelle, mutta välinpitämätön toiselle symbiontille, amensalismi on suhde, joka on haitallinen toiselle, mutta välinpitämätön toiselle. Ja yhteistyötä kutsutaan valinnaiseksi molempia osapuolia hyödyttäväksi suhteeksi. Symbioosin muotoa, jossa yksi organismi (loinen) käyttää toista (isäntä) ravinnon ja/tai elinympäristön lähteenä, kutsutaan parasitismiksi .
Eräs symbioosityyppi on endosymbioosi (katso symbiogeneesi ), kun toinen osapuolista asuu toisen solun sisällä.
Symbioosin tiede on symbiologia . Keskinäisen avun (mukaan lukien symbioosi) opin perusta 1800-luvun jälkipuoliskolla loivat itsenäisesti venäläiset luonnontieteilijät P. A. Kropotkin ja K. F. Kessler sekä saksalainen tiedemies Heinrich Anton de Bari , joka ehdotti termiä "symbioosi". ja "vastavuoroisuus".
Aikaisemmin molempia osapuolia hyödyttävää yhteistyötä kutsuttiin symbioosiksi. Tällä hetkellä symbioosi on kaikentyyppisiä organismien välisiä suhteita , joissa vähintään yksi organismi hyödyttää itselleen (+/+; +/0; +/-).
Antibioosissa yksi organismi rajoittaa toisen mahdollisuuksia hyödyttämättä itseään (-/-; -/0).
Mutualismi on laajalle levinnyt molempia osapuolia hyödyttävän avoliiton muoto, jolloin kumppanin läsnäolo on edellytys kummankin olemassaololle. Yleisempi käsite on symbioosi, joka on eri biologisten lajien rinnakkaiselo. Mutta toisin kuin keskinäisyys, symbioosi ei välttämättä ole hyödyllinen jollekin kumppaneille, esimerkiksi loisten tapauksessa.
Edut, joita molemminpuoliseen suhteeseen astuva organismi saa, voivat olla erilaisia. Usein ainakin toinen osapuolista käyttää toista elintarviketoimittajana, kun taas toinen saa suojaa vihollisilta tai suotuisat kasvu- ja lisääntymisolosuhteet. Muissa tapauksissa ravinnon voittajalaji vapauttaa kumppaninsa loisista, pölyttää kasveja tai levittää siemeniä. Jokainen keskinäisen parin jäsenistä toimii itsekkäästi, ja hyödyllinen suhde syntyy vain siksi, että saadut hyödyt ovat suuremmat kuin suhteen ylläpitämiseen vaadittavat kustannukset.
Molempia osapuolia hyödyttäviä suhteita voidaan muodostaa esimerkiksi käyttäytymisreaktioiden perusteella, kuten linnuilla, jotka yhdistävät oman ruokansa siementen jakeluun. Joskus molemminpuoliset lajit joutuvat läheiseen fyysiseen vuorovaikutukseen, kuten sienien ja kasvien välillä muodostuu mykorritsa (sienijuuri).
Lajien läheinen kosketus keskinäisyydessä aiheuttaa niiden yhteisen evoluution. Tyypillinen esimerkki on kukkivien kasvien ja niiden pölyttäjien väliset keskinäiset sopeutumiset. Mutualistiset lajit populoituvat usein yhdessä.
pakollinen symbioosiSymbioosityyppi, jossa kumpikaan laji ei selviä ilman toista. Siten Triplaris -suvun trooppiset kasvit ovat pakollisessa symbioosissa muurahaisten Pseudomyrmex triplarinus kanssa . Harvardin biologin Joseph Beckwertin mukaan [3] :
Tarvitsee vain hieman häiritä isäntäkasvin osaa, sillä valtava määrä [muurahaisia] karkaa piilopaikoista ja alkaa innokkaasti tutkia runkoa, oksia ja lehtiä. Osa työmuurahaisista juoksee maata pitkin puun juurella ja hyökkää jokaisen tunkeilijan kimppuun, oli se sitten eläin tai ihminen.
Kommensaalilajien välisen suhteen luonteesta riippuen erotetaan kolme kommensalismin tyyppiä:
Esimerkki kommensalismista on palkokasvit (esim. apila) ja viljat, jotka kasvavat yhdessä maaperällä, jossa on köyhiä saatavilla olevia typpiyhdisteitä, mutta runsaasti kalium- ja fosforiyhdisteitä. Lisäksi, jos vilja ei tukahduta palkokasveja, se puolestaan antaa sille lisämäärää käytettävissä olevaa typpeä. Mutta tällainen suhde voi kestää vain niin kauan kuin maaperä on typpiköyhä ja ruoho ei voi kasvaa voimakkaasti. Jos palkokasvien kasvun ja typpeä sitovien kyhmybakteerien aktiivisen toiminnan seurauksena maaperään kertyy riittävä määrä kasveille saatavilla olevia typpiyhdisteitä, tällainen suhde korvautuu kilpailulla. Sen tulos on yleensä vähemmän kilpailukykyisten palkokasvien täydellinen tai osittainen syrjäytyminen fytokenoosista. Toinen kommensalismin muunnelma: "nanny"-kasvin yksipuolinen apu toiseen kasviin. Joten koivu tai leppä voi olla kuusen lastenhoitaja: ne suojaavat nuoria kuusia suoralta auringonvalolta, jota ilman kuusi ei voi kasvaa avoimessa paikassa, ja suojaavat myös nuorten kuusien versoja puristamasta niitä maasta pakkasen vaikutuksesta. Tämäntyyppinen suhde on tyypillinen vain nuorille kuusikasveille. Yleensä kun kuusi saavuttaa tietyn iän, se alkaa käyttäytyä kuin erittäin vahva kilpailija ja tukahduttaa lastenhoitajansa.
Labales- ja Asteraceae-heimon pensaat ja Etelä-Amerikan kaktukset ovat samassa suhteessa. Erityinen fotosynteesityyppi ( CAM-fotosynteesi ), joka tapahtuu päiväsaikaan suljetuilla avanneilla, nuoret kaktukset kuumenevat hyvin ja kärsivät suorasta auringonvalosta. Siksi ne voivat kehittyä vain varjossa kuivuutta kestävien pensaiden suojeluksessa . On myös lukuisia esimerkkejä symbioosista, joka on hyödyllistä yhdelle lajille eikä tuota mitään hyötyä tai haittaa toiselle lajille. Esimerkiksi ihmisen suolistossa asuu monenlaisia bakteereja, joiden esiintyminen on ihmisille vaaratonta. Samoin epifyyteiksi kutsutut kasvit (joihin kuuluvat esimerkiksi Phalaenopsis -suku ) elävät puiden oksilla saamatta niistä ravinteita. Kommensalismi on kahden eri lajin rinnakkaiselo, jossa toinen populaatio hyötyy suhteesta, kun taas toinen ei hyödy eikä haittaa (esimerkiksi tavallinen hopeakala ja ihminen).
Eukaryoottisoluilla on ytimen lisäksi monia eristettyjä sisäisiä rakenteita, joita kutsutaan organelleiksi . Mitokondriot, yksi organellityyppi, tuottavat energiaa, ja siksi niitä pidetään solun voimalaitoksina. Mitokondrioita, kuten ydintä, ympäröi kaksikerroksinen kalvo ja ne sisältävät DNA:ta. Tältä pohjalta on ehdotettu teoriaa eukaryoottisten solujen syntymiselle symbioosin seurauksena. Toinen soluista absorboi toisen, ja sitten kävi ilmi, että yhdessä ne selviytyvät paremmin kuin yksittäin. Tämä on endosymbioottinen evoluutioteoria .
Tämä teoria selittää helposti kaksikerroksisen kalvon olemassaolon. Sisäkerros on peräisin nielaistun solun kalvosta, kun taas ulompi kerros on osa nielaistun solun kalvoa, joka on kiedottu vierassolun ympärille. Mitokondrio-DNA:n läsnäolo tiedetään myös hyvin - se ei ole muuta kuin vieraan solun DNA:n jäänteitä. Joten monet eukaryoottisolun organelleista olemassaolon alussa olivat erillisiä organismeja, ja noin miljardi vuotta sitten he yhdistivät voimansa luodakseen uudentyyppisiä soluja. Siksi oma kehomme on esimerkki yhdestä luonnon vanhimmista kumppanuuksista.
On myös muistettava, että symbioosi ei ole vain erityyppisten elävien organismien rinnakkaiseloa. Evoluution kynnyksellä symbioosi oli moottori, joka toi saman lajin yksisoluiset organismit yhdeksi monisoluiseksi organismiksi (pesäkkeeksi) ja siitä tuli perusta nykyaikaisen kasviston ja eläimistön monimuotoisuudelle.
Levän ja jäkäläsienen välinen suhde on useimmissa tapauksissa esimerkki endoparasitosaprofytismista. Sieni loistaa jäkälätalluksen levissä ja hajottaa levien kuolleita soluja.