A szimbiózis ( görögül συμ-βίωσις - "együtt élet" [1] szóból συμ- - együtt + βίος - élet) különböző biológiai fajokhoz tartozó élő szervezetek szoros közössége . Egy ilyen közösség sokféle formát ölthet attól függően, hogy a két faj közötti kapcsolat milyen jellegű, és hogy a kapcsolat előnyös vagy káros.
A szimbióta olyan organizmus, amely szimbiózisban vesz részt [2] .
A kölcsönösen előnyös szimbiózisnak (a kölcsönösségnek ) számos példája fordul elő a természetben. A gyomor- és bélbaktériumoktól , amelyek nélkül lehetetlen lenne az emésztés , a növényekig (például néhány orchidea , amelynek virágporát csak egy bizonyos típusú rovar tudja terjeszteni ). Az ilyen kapcsolatok mindig sikeresek, ha növelik mindkét partner túlélési esélyét. A szimbiózis során végrehajtott cselekvések, illetve az előállított anyagok elengedhetetlenek és pótolhatatlanok a partnerek számára. Általános értelemben egy ilyen szimbiózis köztes kapcsolat az interakció és az összeolvadás között.
A szimbiózis kölcsönösen előnyös, kötelező típusát kölcsönösségnek nevezik . A kommenzalizmus az egyik számára hasznos, de a másik szimbionta számára közömbös kapcsolat, az amenzalizmus pedig az egyiknek káros, a másiknak azonban közömbös kapcsolat. Az együttműködést pedig opcionális, kölcsönösen előnyös kapcsolatnak nevezik. A szimbiózis azon formáját, amelyben az egyik szervezet (a parazita) egy másikat (a gazdaszervezetet) élelemforrásként és/vagy élőhelyként használ fel, parazitizmusnak nevezzük .
A szimbiózis egy fajtája az endoszimbiózis (lásd: szimbiogenezis ), amikor az egyik partner a másik sejtjében él.
A szimbiózis tudománya a szimbiológia . A kölcsönös segítségnyújtás (beleértve a szimbiózist is) doktrínájának alapjait a 19. század második felében egymástól függetlenül P. A. Kropotkin és K. F. Kessler orosz természettudósok , valamint Heinrich Anton de Bari német tudós fektették le , aki a „szimbiózis” kifejezést javasolta. és a „kölcsönösség”.
Korábban a kölcsönösen előnyös együttműködést szimbiózisnak nevezték. Jelenleg a szimbiózis az élőlények közötti kapcsolat minden típusa, amelyben legalább egy élőlény előnyös önmagának (+/+; +/0; +/-).
Az antibiózisban az egyik szervezet korlátozza egy másik szervezet lehetőségeit anélkül, hogy saját maga számára előnyös (-/-; -/0).
A mutualizmus a kölcsönösen előnyös együttélés elterjedt formája, amikor a partner jelenléte mindegyikük létezésének előfeltétele. Általánosabb fogalom a szimbiózis, amely a különböző biológiai fajok együttélése. De a kölcsönösségtől eltérően a szimbiózis nem feltétlenül előnyös az egyik partner számára, például parazitizmus esetén.
Az előnyök, amelyeket egy kölcsönös kapcsolatba lépő szervezet részesül, különbözőek lehetnek. Gyakran előfordul, hogy legalább az egyik partner a másikat élelmiszer-beszállítóként használja, míg a másik ellenséges védelmet vagy kedvező növekedési és szaporodási feltételeket kap. Más esetekben az élelemnyertes faj megszabadítja párját a parazitáktól, beporozza a növényeket vagy szétszórja a magokat. Egy kölcsönös párkapcsolat minden tagja önzően cselekszik, és jótékony kapcsolat csak azért jön létre, mert az elért előnyök felülmúlják a kapcsolat fenntartásának költségeit.
Kölcsönösen előnyös kapcsolatok alakíthatók ki viselkedési reakciók alapján, például olyan madarakban, amelyek saját táplálékukat a magvak szétosztásával kombinálják. Néha a kölcsönös fajok szoros fizikai kölcsönhatásba lépnek, mint például a mikorrhiza (gombás gyökér) kialakulása a gombák és a növények között.
A fajok szoros érintkezése a kölcsönösségben okozza közös evolúciójukat. Tipikus példa erre a virágzó növények és beporzóik között kialakult kölcsönös alkalmazkodás. A kölcsönös fajok gyakran együtt telepednek be.
kötelező szimbiózisEgyfajta szimbiózis, amelyben a két faj egyike sem tud fennmaradni a másik nélkül. Így a Triplaris nemzetségbe tartozó trópusi növények kötelező szimbiózisban állnak a Pseudomyrmex triplarinus hangyákkal . Joseph Beckwert harvardi biológus szerint [3] :
Csak egy kicsit meg kell zavarni a tápnövény bármely részét, mivel rengeteg [hangya] fut ki búvóhelyéről, és elkezdi buzgón vizsgálni a törzset, az ágakat és a leveleket. A munkáshangyák egy része végigfut a földön a fa tövében, és megtámad minden betolakodót, legyen az állat vagy ember.
A kommenzális fajok közötti kapcsolat természetétől függően a kommenzalizmus három típusát különböztetjük meg:
A kommenzalizmusra példa a hüvelyesek (például lóhere) és a gabonafélék, amelyek együtt nőnek fel a rendelkezésre álló nitrogénvegyületekben szegény, de kálium- és foszforvegyületekben gazdag talajokon. Sőt, ha a gabona nem nyomja el a hüvelyeseket, akkor további mennyiségű rendelkezésre álló nitrogént biztosít számára. De egy ilyen kapcsolat csak addig tarthat fenn, amíg a talaj nitrogénszegény, és a füvek nem tudnak erősen növekedni. Ha a hüvelyesek növekedése és a nitrogénmegkötő gócbaktériumok aktív munkája következtében a növények számára megfelelő mennyiségű nitrogénvegyület felhalmozódik a talajban, akkor ezt a fajta kapcsolatot felváltja a versengés. Ennek eredménye általában a kevésbé versenyképes hüvelyesek teljes vagy részleges kiszorítása a fitocenózisból. A kommenzalizmus másik változata: egy „dada” növény egyoldalú segítsége egy másik növénynek. Tehát a nyír vagy az éger lehet a lucfenyő dajkája: megvédik a fiatal lucokat a közvetlen napfénytől, amely nélkül a luc nem tud nyílt helyen növekedni, és megvédi a fiatal fenyők hajtásait attól, hogy a fagy kinyomja őket a talajból. Ez a fajta kapcsolat csak a fiatal lucfenyőkre jellemző. Általános szabály, hogy amikor a luc elér egy bizonyos kort, nagyon erős versenytársként kezd viselkedni, és elnyomja a dadusait.
A labiales és Asteraceae családból származó cserjék és a dél-amerikai kaktuszok ugyanabban a kapcsolatban állnak. A fotoszintézis egy speciális típusával ( CAM-fotoszintézis ), amely nappal, zárt sztómákkal történik, a fiatal kaktuszok nagyon felforrósodnak és szenvednek a közvetlen napfénytől. Ezért csak árnyékban fejlődhetnek, szárazságtűrő cserjék védelme alatt. Számos példa van a szimbiózisra is, amely előnyös az egyik faj számára, és nem hoz semmilyen hasznot vagy kárt egy másik faj számára. Például az emberi bélben sokféle baktérium él, amelyek jelenléte ártalmatlan az emberre. Hasonlóképpen, az epifitáknak nevezett növények (amelyek közé tartozik például a Phalaenopsis nemzetség ) a fák ágain élnek anélkül, hogy tápanyagot kapnának tőlük. A kommenzalizmus két különböző élőlényfaj együttélésének módja, amelyben az egyik populáció hasznot húz a kapcsolatból, míg a másik nem kap sem hasznot, sem kárt (például a közönséges ezüsthal és az ember).
A magon kívül az eukarióta sejteknek számos izolált belső szerkezete van, amelyeket organellumoknak neveznek . A mitokondriumok, az organellumok egyik típusa, energiát termelnek, ezért a sejt erőműveinek tekintik. A mitokondriumokat, akárcsak a sejtmagot, kétrétegű membrán veszi körül, és DNS-t tartalmaznak. Ennek alapján egy elméletet javasoltak az eukarióta sejtek szimbiózis eredményeként történő megjelenésére. Az egyik sejt felszívta a másikat, majd kiderült, hogy együtt jobban bírják, mint külön-külön. Ez az evolúció endoszimbiotikus elmélete .
Ez az elmélet könnyen megmagyarázza a kétrétegű membrán létezését. A belső réteg az elnyelt sejt membránjából származik, míg a külső réteg az elnyelt sejt membránjának része, amely az idegen sejt köré tekeredett. A mitokondriális DNS jelenléte is jól ismert – ez nem más, mint az idegen sejt DNS-ének maradványai. Tehát létezésük kezdetén az eukarióta sejt sejtszervecskéi közül sok különálló organizmus volt, és körülbelül egymilliárd évvel ezelőtt egyesítették erőfeszítéseiket, hogy új típusú sejteket hozzanak létre. Ezért saját testünk a természet egyik legrégebbi partnerkapcsolatának példája.
Emlékeztetni kell arra is, hogy a szimbiózis nem csupán a különböző típusú élőlények együttélése. Az evolúció hajnalán a szimbiózis volt az a motor, amely az azonos fajhoz tartozó egysejtű szervezeteket egyetlen többsejtű szervezetbe (kolóniába) hozta, és a modern növény- és állatvilág sokszínűségének alapja lett.
Az algák és a zuzmó (zuzmós) gomba közötti kapcsolat a legtöbb esetben az endoparazitosaprophytizmus példája. A gomba a zuzmótallusban élő algákban élősködik, és lebontja az algák elhalt sejtjeit.