Endosimbioza este o relație reciproc avantajoasă între un organism gazdă și un organism asociat intern. Termenul este derivat din prefixul „endo”, care înseamnă în interior, și cuvântul simbioză, care se referă la o relație reciproc avantajoasă între două organisme strâns asociate. Un alt termen pentru simbioză este mutualism, care subliniază faptul că ambele organisme beneficiază de relație.
Exemple de Endosimbioză
un exemplu binecunoscut de endosimbioză este relația dintre o Termită și microorganismele din intestinul său. Termita consumă lemn, dar nu îl poate digera fără ajutorul protozoarelor din intestinul termitei care descompun celuloza într-o formă pe care termita o poate metaboliza. Astfel, termita furnizează hrană pentru protozoar, iar protozoarul oferă hrană pentru Termită. În acest exemplu, protozoarul este endosimbiontul sau organismul intern în relația endosimbiotică.există o varietate de niveluri de dependență între cei doi asociați, inclusiv la o extremă o relație complet voluntară în care fiecare partener poate supraviețui singur, iar la cealaltă extremă o situație în care ambii sunt în întregime dependenți de celălalt. De asemenea, endosimbiontul poate fi în diferite locuri din organismul gazdă, din interiorul unei cavități a corpului, cum ar fi intestinul, până în interiorul celulelor individuale. Endosimbioza joacă, de asemenea, un rol în evoluție, afectând structura, comportamentul și istoria vieții organismelor asociate.deși există diferite niveluri de dependență între cele două organisme într-o relație endosimbiotică, este aproape întotdeauna avantajos ca cele două să rămână împreună. Un exemplu care demonstrează acest lucru este Mutualismul dintre corali și algele lor endosimbiotice. Tipul de alge implicate aici se numește dinoflagelate și sunt specializate în fotosinteza sau utilizarea alimentelor organice ca sursă de energie. Cu toate acestea, anumiți nutrienți nu sunt ușor disponibili în ocean, deci este benefic pentru dinoflageleți să trăiască în corali, unde nutrienții sunt disponibili. În mod similar, coralii pot aduna niște carbon organic dizolvat din apă sau din obiecte de pradă, dar este mult mai ușor și mai rapid să le adunați din activitatea fotosintetică a endosimbionților dinoflagelați. Un efect secundar al fotosintezei este că carbonatul de calciu este precipitat din apa care formează structurile de corali ale recifelor de corali.
ambele organisme au fost cultivate independent în laborator pentru a arăta amploarea interdependenței lor. În aceste condiții, ambele au redus semnificativ ratele de creștere. Uneori chiar încetează să crească și se bazează pe rezervele de energie. Când li se permite să circule în aceeași apă, dar să nu intre în contact, creșterea lor aproape se dublează.Când este pus în contact, creșterea este și mai mare, indicând faptul că contactul real poate stimula o eliberare și o absorbție mai mare decât cea normală a substanțelor chimice pe care le schimbă. În mod clar, atunci, este în avantajul amândurora să rămână împreună.
unele anemone marine cu aceste endosimbionte dinoflagelate și-au adaptat comportamentul la nevoile algelor lor. De exemplu, meduzele cu înot liber vor face migrații verticale către straturi de apă bogate în amoniu pentru dinoflagelate. În timpul zilei, anemonele marine sesile expun acele părți ale corpului lor în care sunt localizate dinoflagelatele pentru a permite fotosinteza. Noaptea retrag acele părți și își expun tentaculele înțepătoare pentru a prinde prada pentru a sechestra hrana și a furniza azot endosimbionților lor. Aceste exemple de modificări de comportament ale organismului asociat gazdă arată modul în care cele două organisme au evoluat pentru a beneficia unul de celălalt și, la rândul lor, de ele însele.
locațiile Endosimbionților
Endosimbionții pot trăi în organismul lor asociat într-o varietate de locuri. Ele pot fi în interiorul unei cavități a organismului, în interiorul cavităților și în interiorul celulelor sau în întregime în interiorul celulelor. Intracelular, locația poate fi în celule care au vacuole speciale pentru izolarea endosimbionului din interiorul celulei sau în celule care mențin endosimbionul direct în fluidul celular.
termitele și locuitorii lor intestinali protozoare sunt un exemplu de endosimbion care trăiesc într-o cavitate a organismului asociat. Un alt exemplu comun este fauna din stomacul animalelor rumegătoare sau a animalelor care regurgitează și rechew particule alimentare, cum ar fi căprioare, bovine și antilope. Stomacurile rumegătoarelor au camere, dintre care prima se numește rumen și este special concepută pentru a menține populațiile de bacterii și protozoare care descompun alimentele gazdei lor folosind fermentația. Rumenul este alimentat cu alimente și păstrat într-un anumit interval de pH de către glandele salivare specializate. Acest lucru oferă comunității microbiene un substrat de care să se hrănească și un mediu favorabil pentru a face acest lucru. Există un număr divers de microorganisme care trăiesc acolo, inclusiv bacterii care digeră celuloza, protozoare care digeră celuloza cu ajutorul propriilor endosimbionți și altele care sunt încă prădători pe aceste protozoare. Acolo locuiește o întreagă comunitate de specii diferite, cu stiluri de viață diferite.un exemplu comun al endosimbiontului care trăiește în celulele gazdei este cel al bacteriilor din celulele insectelor. Celulele gandacilor contin bacterii, iar gandacii prezinta o dezvoltare incetinita daca bacteriile sunt ucise cu antibiotice. Creșterea gândacului poate fi restabilită, totuși, cu anumite adăugiri la dieta sa pe care bacteriile probabil le-au furnizat.
transmiterea acestor bacterii de la un gândac la un descendent este ereditară, deși nu se bazează genetic, deoarece bacteriile invadează citoplasma oului. Apoi, când oul este fertilizat și se dezvoltă, acesta are deja endosimbionul pe care l-a avut mama.
Un alt exemplu de transmitere maternă poate fi găsit la animalele rumegătoare. La aceste animale, mama transmite microorganismele rumen la copilul ei după ce se naște prin saliva și alimentele ruminate,care conțin toate speciile microbiene de care copilul va avea nevoie în viață. Dacă un animal rumegător nu are voie să fie în contact cu mama sa, copilul nu poate obține niciodată microbii necesari pentru a putea digera materialul vegetal și va muri.
evoluția Endosimbiotică
Din comportamente precum migrarea meduzelor în diferite straturi de apă și structuri speciale precum rumenul stomacului, este clar că endosimbioza implică interacțiuni complexe și că aceste organisme au evoluat împreună de mai multe generații pentru a dezvolta astfel de interacțiuni.poate că cel mai vechi și mai răspândit exemplu al acestei co-evoluții endosimbiotice este în originea celulelor eucariote. Au evoluat din celule procariote, diferențele primare fiind că celulele eucariote sunt mai mari și mai complexe, conținând un nucleu separat și numeroase organite (cum ar fi mitocondriile), în timp ce celulele procariote sunt mai mici, cu câteva organite plutind liber în fluidul celular. Exemple de procariote sunt organisme unicelulare simple, cum ar fi bacteriile. Cu toate acestea, majoritatea organismelor complexe multicelulare, de la protozoare la ciuperci la animale, sunt eucariote.
cum au apărut celulele eucariote? Deși nu există dovezi directe, cea mai plauzibilă teorie este că o celulă procariotă timpurie, strămoșul mitocondriei, a intrat într-o altă celulă procariotă, fie ca aliment, fie ca parazit. De-a lungul timpului, relația dintre cei doi a devenit endosimbiotică, mitocondriile furnizând energie asociatului gazdă, iar gazda oferind mediul și nutrienții adecvați mitocondriilor. Astfel, a apărut o celulă cu o organelă distinctă sau o celulă eucariotă. Aceasta înseamnă că fiecare celulă din toate organismele procariote are organele endosimbiotice.
Mai multe caracteristici ale mitocondriilor susțin această teorie larg acceptată a unei evoluții endosimbiotice care dă naștere celulelor eucariote:
- relația reciproc avantajoasă dintre celulă, care furnizează nutrienți și un mediu pentru organelle, și mitocondria, care furnizează energie celulei, este văzută în multe alte sisteme endosimbiotice, inclusiv cele menționate mai sus.
- rolul modern al mitocondriei este de a furniza energie într-o formă utilizabilă pentru celulă.mitocondria are în ea un genom care îi permite să se reproducă și să fie în mare măsură independentă de celulă și de genomul celulei, care se află în nucleu. În cele din urmă, mitocondria nu se divide și nu se reproduce în același mod ca celula gazdă. La animalele care se reproduc sexual, de exemplu, mitocondriile din afara arcului nu sunt un amestec al mitocondriilor ambilor părinți. În schimb, toate sunt moștenite de la mamă. Astfel, mitocondriile nu se recombină la fel ca restul celulei în timpul reproducerii sexuale. Mai degrabă, acționează mai mult ca organisme independente, păstrându-și identitatea de la gazdă la gazdă.
vezi și interacțiunile interspecifice.
Jean Krejca
Bibliografie
Ahmadjian, Vernon și Surindar Paracer. Simbioză: o introducere în asociațiile biologice. Hanovra, NH: University Press din New England, 1986.Begon, Michael, John L. Harper și Colin R. Townsend. Ecologie, ediția a 2-a. Cambridge, MA: publicații științifice Blackwell, 1990.Douglas, Angela E. interacțiuni simbiotice. Oxford: Oxford University Press, 1994.
Marguilis, Lynn. Simbioza în evoluția celulelor. San Francisco, CA: W. H. Freeman, 1981.
Ridley, Mark. Evoluție, ediția a 2-a. Cambridge, MA: publicații științifice Blackwell, 1996.
Valiela, Ivan. Procese ecologice Marine, ediția a 2-a. New York: Springer-Verlag, 1995.