endosymbios är ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande mellan en värdorganism och en intern associerad organism. Termen härstammar från prefixet” endo”, vilket betyder inom, och ordet symbios, som hänvisar till ett ömsesidigt fördelaktigt förhållande mellan två nära associerade organismer. En annan term för symbios är mutualism, som belyser det faktum att båda organismerna drar nytta av förhållandet.
exempel på endosymbios
ett välkänt exempel på endosymbios är förhållandet mellan en termit och mikroorganismerna i tarmen. Termiten förbrukar trä, men det kan inte smälta det utan hjälp av protozoer i termitens tarm som bryter ner cellulosan till en form som termiten kan metabolisera. Således levererar termiten mat till protozoan, och protozoan ger mat till termiten. I detta exempel är protozoan endosymbiont eller den inre organismen i endosymbiotiskt förhållande.
det finns en mängd olika nivåer av beroende mellan de två medarbetarna, inklusive i en extrem en helt frivillig relation där varje partner kan överleva ensam, och i den andra ytterligheten en situation där båda är helt beroende av den andra. Endosymbiont kan också vara på olika platser inom värdorganismen, från en kroppshålighet som tarmen till inom enskilda celler. Endosymbios spelar också en roll i evolutionen, som påverkar strukturen, beteendet och livshistorien hos de associerade organismerna.
Även om det finns olika nivåer av beroende mellan de två organismerna i ett endosymbiotiskt förhållande, är det nästan alltid fördelaktigt för de två att hålla sig tillsammans. Ett exempel som visar detta är mutualismen mellan koraller och deras endosymbiotiska alger. Den typ av alger som är involverade här kallas dinoflagellater, och de är specialiserade på att fotosyntetisera eller använda ekologiska livsmedel som energikälla. Vissa näringsämnen är emellertid inte lättillgängliga i havet, så det är fördelaktigt för dinoflagelleterna att leva inom korallerna, där näringsämnena är tillgängliga. På samma sätt kan koraller samla lite upplöst organiskt kol från vattnet eller från bytesföremål, men det är mycket lättare och snabbare att samla dem från den fotosyntetiska aktiviteten hos dinoflagellat endosymbionter. En bieffekt av fotosyntes är att kalciumkarbonat fälls ut från vattnet som bildar korallstrukturerna i korallrev.
båda dessa organismer har odlats oberoende i laboratoriet för att visa omfattningen av deras ömsesidiga beroende. Under dessa omständigheter har båda väsentligt minskat tillväxttakten. Ibland slutar de till och med växa och lita på energireserver. När de får cirkulera i samma vatten, men inte ta kontakt, fördubblas deras tillväxt nästan.När de tas i kontakt är tillväxten ännu större, vilket indikerar att faktisk kontakt kan stimulera en högre än normal frisättning och upptag av kemikalier som de byter ut. Det är uppenbart att det är till fördel för båda att förbli tillsammans.
vissa havsanemoner med dessa dinoflagellate endosymbionter har anpassat sitt beteende till deras Algers behov. Till exempel kommer frisimmande maneter att göra vertikala migreringar till vattenlager som är rika på ammonium för dinoflagellaten. Under dagen exponerar sessila havsanemoner de delar av deras kroppar där dinoflagellaten är belägna för att möjliggöra fotosyntes. På natten drar de tillbaka dessa delar och utsätter sina stickande tentakler för att fånga byte för att binda mat och ge kväve till sina endosymbionter. Dessa exempel på beteendemodifieringar av värdassocierad organism visar hur de två organismerna har utvecklats för att gynna varandra, och i sin tur själva.
platser för Endosymbionter
Endosymbionter kan leva inom sin associerade organism på olika platser. De kan vara inom en hålighet i organismen, inom håligheter och inom celler, eller helt inom celler. Intracellulärt kan platsen vara i celler som har speciella vakuoler för isolering av endosymbiont från cellens inre eller i celler som upprätthåller endosymbiont direkt i cellvätskan.
termiter och deras protozoiska tarminvånare är ett exempel på endosymbiont som lever i en hålighet Hos den associerade organismen. Ett annat vanligt exempel är faunan i magen hos idisslande djur eller djur som regurgitate och rechew matpartiklar, såsom rådjur, nötkreatur och antilop. Magar av idisslare har kamrar, varav den första kallas vommen och är speciellt utformad för att upprätthålla populationer av bakterier och protozoer som bryter ner värdens mat med hjälp av jäsning. Vommen levereras med mat och hålls inom ett visst pH-område av specialiserade spottkörtlar. Detta ger det mikrobiella samhället ett substrat för att mata av och en gynnsam miljö för att göra det. Det finns ett varierat antal mikroorganismer som bor där, inklusive bakterier som smälter cellulosa, protozoer som smälter cellulosa med hjälp av sina egna endosymbioner och andra som fortfarande är rovdjur på dessa protozoer. En hel gemenskap av olika arter med olika livsstilar bor där.
ett vanligt exempel på endosymbiont som lever i värdens celler är bakterier i insektscellerna. Cellerna av kackerlackor innehåller bakterier, och kackerlackor uppvisar långsam utveckling om bakterierna dödas med antibiotika. Tillväxten av kackerlackan kan dock återställas med vissa tillägg till dess diet som bakterierna förmodligen tillhandahöll.överföringen av dessa bakterier från en kackerlacka till en avkomma är ärftlig, men inte genetiskt baserad, eftersom bakterierna invaderar äggets cytoplasma. Sedan, när ägget befruktas och utvecklas, har det redan endosymbiont som mamman hade.
ett annat exempel på moderns överföring finns i idisslande djur. I dessa djur överför mamman våmmmikroorganismerna till sitt barn efter att det är födt genom hennes saliv och ruminerad mat,som innehåller alla mikrobiella arter som barnet behöver i livet. Om ett barn som idisslar djur inte får vara i kontakt med sin mamma, får barnet aldrig få de mikrober som är nödvändiga för att det ska kunna smälta växtmaterial och kommer att dö.
Endosymbiotisk utveckling
Från beteenden som migration av maneter till olika vattenlager och speciella strukturer som magen i magen är det uppenbart att endosymbios involverar komplexa interaktioner och att dessa organismer har utvecklats tillsammans i många generationer för att utveckla sådana interaktioner.
kanske är det äldsta och mest utbredda exemplet på denna endosymbiotiska samutveckling i ursprunget till eukaryota celler. De utvecklades från prokaryota celler, med de primära skillnaderna att eukaryota celler är större och mer komplexa, innehållande en separat kärna och många organeller (såsom mitokondrier), medan prokaryota celler är mindre med några organeller som flyter fritt i cellvätskan. Exempel på prokaryoter är enkla encelliga organismer som bakterier. De flesta multicellulära komplexa organismer, dock från protozoer till svamp till djur, är eukaryoter.
hur uppstod eukaryota celler? Även om det inte finns några direkta bevis är den mest troliga teorin att en tidig prokaryot cell, förfader till mitokondrionen, gick in i en annan prokaryot cell, antingen som ett livsmedel eller en parasit. Med tiden blev förhållandet mellan de två endosymbiotiska, med mitokondrionen som tillför energi till värdförbundet och värden som ger rätt miljö och näringsämnen till mitokondrionen. Således uppstod en cell med en distinkt organell eller en eukaryot cell. Detta innebär att varje enskild cell i alla prokaryota organismer har endosymbiotiska organeller.
flera egenskaper hos mitokondrier stöder denna allmänt accepterade teori om en endosymbiotisk utveckling som ger upphov till eukaryota celler:
- det ömsesidigt fördelaktiga förhållandet mellan cellen, som ger näringsämnen och en miljö för organellen, och mitokondrionen, som ger energi till cellen, ses i många andra endosymbiotiska system, inklusive de som nämns ovan.
- mitokondrionens moderna roll är att ge energi i en användbar form för cellen.
- mitokondrionen har ett Genom i det som låter det reproducera sig själv och vara till stor del oberoende av cellen och cellens genom, som finns i kärnan. Slutligen delar mitokondrionen inte och reproducerar på samma sätt som värdcellen. Vid sexuellt reproducerande djur är till exempel mitokondrierna på våren inte en blandning av båda föräldrarnas mitokondrier. Istället är de alla ärvda från modern. Således rekombinerar mitokondrierna inte som resten av cellen under sexuell reproduktion. Snarare agerar de mer som oberoende organismer och behåller sin identitet från värd till värd.
Se även interspecies interaktioner.
Jean K. Krejca
bibliografi
Ahmadjian, Vernon och Surindar Paracer. Symbios: en introduktion till biologiska föreningar. Hanover, NH: University Press of New England, 1986.
Begon, Michael, John L. Harper och Colin R. Townsend. Ekologi, 2: a upplagan. Cambridge, MA: Blackwell Scientific Publications, 1990.
Douglas, Angela E. symbiotiska interaktioner. Oxford: Oxford University Press, 1994.
Marguilis, Lynn. Symbios i cellutveckling. San Francisco, CA: W. H. Freeman, 1981.
Ridley, Mark. Evolution, 2: a upplagan. Cambridge, MA: Blackwell Scientific Publications, 1996.
Valiela, Ivan. Marina ekologiska processer, 2: a upplagan. New York: Springer-Verlag, 1995.