Endosymbiosis je vzájemně prospěšný vztah mezi hostitelským organismem a interní spolupracovník organismu. Termín je odvozen od předpony „endo“ znamená uvnitř, a slovo symbióza, která se týká vzájemně prospěšný vztah mezi dvěma úzce související organismy. Dalším termínem pro symbiózu je mutualismus, který zdůrazňuje skutečnost, že oba organismy těží ze vztahu.
příklady Endosymbiózy
známým příkladem endosymbiózy je vztah mezi termitem a mikroorganismy v jeho střevě. Termit spotřebovává dřevo, ale to nemůže strávit to bez pomoci prvoky v termitích střevech, které štěpí celulózu na formuláři, který termit může metabolizovat. Termit tedy dodává potravu pro prvok a protozoan poskytuje potravu pro Termit. V tomto příkladu je protozoan endosymbiont nebo vnitřní organismus v endosymbiotickém vztahu.
mezi oběma společníky existuje celá řada úrovní závislosti, včetně V jednom extrému zcela dobrovolného vztahu, ve kterém každý partner může přežít sám, a v druhém extrému situace, kdy jsou oba zcela závislí na druhém. Endosymbiont může být také na různých místech v hostitelském organismu, od tělesné dutiny, jako je střevo, až po jednotlivé buňky. Endosymbióza také hraje roli v evoluci a ovlivňuje strukturu, chování a životní historii přidružených organismů.
ačkoli existují různé úrovně závislosti mezi těmito dvěma organismy v endosymbiotickém vztahu,je téměř vždy výhodné, aby oba zůstali spolu. Příkladem, který to dokazuje, je vzájemnost mezi korály a jejich endosymbiotickými řasami. Typ zde zapojených řas se nazývá dinoflageláty a specializují se na fotosyntézu nebo použití biopotravin jako zdroje energie. Některé živiny však nejsou v oceánu snadno dostupné, takže je prospěšné, aby dinoflagellety žily v korálech, kde jsou živiny dostupné. Podobně, korály může sbírat některé rozpuštěného organického uhlíku z vody nebo z kořist, ale je to mnohem jednodušší a rychlejší, aby je shromáždili z fotosyntetické aktivity dinoflagellate endosymbionts. Vedlejším účinkem fotosyntézy je to, že uhličitan vápenatý se vysráží z vody, která tvoří korálové struktury korálových útesů.
oba tyto organismy byly kultivovány nezávisle v laboratoři, aby se prokázal rozsah jejich vzájemné závislosti. Za těchto okolností obě výrazně snížily tempo růstu. Někdy dokonce přestanou růst a spoléhají se na energetické rezervy. Když jim je dovoleno cirkulovat ve stejné vodě, ale ne navázat kontakt, jejich růst se téměř zdvojnásobí.Při kontaktu je růst ještě větší, což naznačuje, že skutečný kontakt může podnítit vyšší než normální uvolňování a příjem chemikálií, které si vyměňují. Je tedy zřejmé, že je ku prospěchu obou zůstat pohromadě.
některé mořské sasanky s těmito endosymbionty dinoflagellate přizpůsobily své chování potřebám svých řas. Například volně plavající medúzy provedou vertikální migraci do vrstev vody, které jsou bohaté na amonium pro dinoflageláty. Během dne vystavují přisedlé mořské sasanky ty části těla, kde se nacházejí dinoflageláty, aby umožnily fotosyntézu. V noci stáhnou ty části a odhalit jejich žahavá chapadla chytit kořist za účelem izolovat potravin a poskytují dusík na jejich endosymbionts. Tyto příklady modifikací chování hostitelským přidruženým organismem ukazují, jak se tyto dva organismy vyvinuly, aby si navzájem prospěly, a, na oplátku, sami.
umístění Endosymbiontů
Endosymbiontů může žít ve svém přidruženém organismu na různých místech. Mohou být v dutině organismu, v dutinách a uvnitř buněk nebo zcela v buňkách. Intracelulárně, umístění může být v buňkách, které mají speciální vakuoly pro izolaci endosymbiont z vnitřku buňky, nebo buňky, které udržují endosymbiont přímo v buněčné tekutiny.
Termiti a jejich obyvatelé prvoků jsou jedním z příkladů endosymbiontu žijícího v dutině přidruženého organismu. Dalším častým příkladem je fauna v žaludku přemítání zvířata, nebo zvířata, které se opakují a rechew potraviny částice, jako jsou jeleni, dobytek, a antilopy. Žaludky přežvýkavců komor, z nichž první se jmenuje bachor a je speciálně navržen k udržení populace bakterií a prvoků, které rozkládají potraviny na jejich hostitele pomocí fermentace. Bachor je dodáván s jídlem a udržován v určitém rozmezí pH specializovanými slinnými žlázami. To poskytuje mikrobiální komunitě substrát, ze kterého se živí, a příznivé prostředí k tomu. Žije zde různorodé množství mikroorganismů, včetně bakterií, které tráví celulózu, prvoků, které tráví celulózu pomocí vlastních endosymbiontů, a dalších, kteří jsou na těchto prvocích dravci. Žije zde celá komunita různých druhů s různým životním stylem.
běžným příkladem endosymbiontu žijícího v buňkách hostitele je bakterie v buňkách hmyzu. Buňky švábů obsahují bakterie a šváby vykazují zpomalený vývoj, pokud jsou bakterie usmrceny antibiotiky. Růst švábu však může být obnoven s určitými dodatky k jeho stravě, které bakterie pravděpodobně poskytovaly.
přenos těchto bakterií z jednoho švábu na potomstvo je dědičný, i když není geneticky založen, protože bakterie napadají cytoplazmu vajíčka. Pak, když je vajíčko oplodněno a vyvíjí se, má již endosymbiont, který měla matka.
Další příklad přenosu matky lze nalézt u přežvýkavců. U těchto zvířat matka předává mikroorganismy bachoru svému dítěti poté, co se narodí skrze sliny a přežvýkané potraviny, které obsahují všechny mikrobiální druhy, které dítě v životě potřebuje. Pokud dítě přemítání zvíře nesmí být v kontaktu s jeho matkou, dítě může nikdy dostat mikroby nezbytné pro to, aby mohli trávit rostlinný materiál a zemře.
Endosymbiotic Evoluce
Z chování, jako je například migrace z medúzy, aby se různé vrstvy vody, a speciální struktury, jako jsou bachoru žaludku, je jasné, že endosymbiosis zahrnuje komplexní interakce a že tyto organismy vyvíjely společně po mnoho generací za účelem rozvíjet takovéto interakce.
snad nejstarším a nejrozšířenějším příkladem této endosymbiotické koevoluce je původ eukaryotických buněk. Vyvinuli se z prokaryotické buňky, s primární rozdíly je, že eukaryotní buňky jsou větší a složitější, obsahující samostatné jádro a četné organely (např. mitochondrie), vzhledem k tomu, že prokaryotické buňky jsou menší, s pár organel plovoucí volně v buněčné tekutiny. Příklady prokaryot jsou jednoduché jednobuněčné organismy, jako jsou bakterie. Většina mnohobuněčných komplexních organismů, od prvoků přes houby až po zvířata, jsou eukaryoty.
Jak vznikly eukaryotické buňky? Ačkoli není tam žádný přímý důkaz, nejpravděpodobnější teorie je, že rané prokaryotické buňky, předek mitochondrie, vstoupil do jiné prokaryotické buňky, buď jako potravina nebo parazit. V průběhu doby, vztah mezi nimi se stal endosymbiotic, s mitochondrie dodávají energii k hostitelské spolupracovník a hostitel poskytuje správné prostředí a živin do mitochondrií. Tak se objevila buňka s odlišnou organelou nebo eukaryotickou buňkou. To znamená, že každá buňka ve všech prokaryotických organismech má endosymbiotické organely.
Několik vlastností mitochondrií podporu tohoto široce přijímané teorie o endosymbiotic evoluce dává vznik eukaryotické buňky:
- vzájemně prospěšné vztahy mezi buňkou, která poskytuje živiny a prostředí pro organely, mitochondrie, které poskytují energii pro buňky, je vidět v mnoha jiných endosymbiotic systémy, včetně těch uvedených výše.
- moderní úlohou mitochondrionu je poskytnout energii v použitelné formě pro buňku.
- mitochondrie má genom v tom, že umožňuje reprodukovat sám a musí být do značné míry nezávislé na buňky a buňky genom, který se nachází v jádře. Nakonec se mitochondrion nerozděluje a nereprodukuje stejným způsobem jako hostitelská buňka. Například u sexuálně reprodukujících zvířat nejsou mitochondrie mimo jaro směsí mitochondrií obou rodičů. Místo toho jsou všechny zděděny od matky. Mitochondrie se tedy během sexuální reprodukce rekombinují stejně jako zbytek buňky. Spíše působí spíše jako nezávislé organismy a udržují si svou identitu od hostitele k hostiteli.
viz také mezidruhové interakce.
Jean k. Krejca
bibliografie
Ahmadjian, Vernon, and Surindar Paracer. Symbióza: Úvod do biologických asociací. Hanover, NH: University Press of New England, 1986.
Begon, Michael, John L. Harper a Colin R. Townsend. Ekologie, 2.vydání. Cambridge, MA: Blackwell Scientific Publications, 1990.
Douglas, Angela E. symbiotické interakce. Oxford: Oxford University Press, 1994.
Marguilis, Lynn. Symbióza v buněčné evoluci. San Francisco, CA: W.H. Freeman, 1981.
Ridley, Marku. Evoluce, 2.vydání. Cambridge, MA: Blackwell Scientific Publications, 1996.
Valiela, Ivan. Mořské ekologické procesy, 2.vydání. New York: Springer-Verlag, 1995.