Symbióza ( řecky συμ-βίωσις - "život spolu" [1] od συμ- - spolu + βίος - život) je úzké společenství živých organismů patřících k různým biologickým druhům . Takové společenství může mít mnoho podob v závislosti na povaze vztahu mezi těmito dvěma druhy a na tom, zda je tento vztah prospěšný nebo škodlivý.
Symbiont je organismus, který se účastní symbiózy [2] .
V přírodě se vyskytuje celá řada příkladů vzájemně výhodné symbiózy ( mutualismu ). Od žaludečních a střevních bakterií , bez kterých by trávení nebylo možné , až po rostliny (příkladem jsou některé orchideje , jejichž pyl může šířit pouze jeden, určitý druh hmyzu ). Takové vztahy jsou vždy úspěšné, když zvyšují šance obou partnerů na přežití. Zásadní a nenahraditelné jsou pro partnery činy prováděné v průběhu symbiózy nebo vyráběné látky. V obecném smyslu je taková symbióza mezičlánkem mezi interakcí a splynutím.
Oboustranně výhodný, povinný typ symbiózy se nazývá mutualismus . Komensalismus je vztah, který je užitečný pro jednoho, ale lhostejný k jinému symbiontovi, amensalismus je vztah, který je pro jednoho škodlivý, ale pro druhého lhostejný. A spolupráce se nazývá nepovinný oboustranně výhodný vztah. Forma symbiózy, ve které jeden organismus (parazit) využívá jiného (hostitele) jako zdroj potravy a/nebo stanoviště, se nazývá parazitismus .
Typ symbiózy je endosymbióza (viz symbiogeneze ), kdy jeden z partnerů žije uvnitř buňky druhého.
Naukou o symbióze je symbiologie . Základy doktríny vzájemné pomoci (včetně symbiózy) ve druhé polovině 19. století položili nezávisle na sobě ruští přírodovědci P. A. Kropotkin a K. F. Kessler , stejně jako německý vědec Heinrich Anton de Bari , který navrhl termíny „symbióza“. a "vzájemnosti".
Dříve se oboustranně výhodná spolupráce nazývala symbióza. V současné době jsou symbiózou všechny typy vztahů mezi organismy , ve kterých alespoň jeden organismus prospívá sám sobě (+/+; +/0; +/-).
V antibióze jeden organismus omezuje možnosti druhého bez přínosu pro sebe (-/-; -/0).
Mutualismus je rozšířená forma oboustranně výhodného soužití, kdy se přítomnost partnera stává předpokladem existence každého z nich. Obecnějším pojmem je symbióza, což je soužití různých biologických druhů. Ale na rozdíl od mutualismu nemusí být symbióza prospěšná jednomu z partnerů, například v případě parazitismu.
Výhody, které organismus, který vstupuje do vzájemného vztahu, získává, mohou být různé. Často alespoň jeden z partnerů využívá druhého jako dodavatele potravy, zatímco druhý dostává ochranu před nepřáteli nebo příznivé podmínky pro růst a reprodukci. V jiných případech druh vyhrávající potravu zbavuje svého partnera parazitů, opyluje rostliny nebo rozptyluje semena. Každý z členů mutualistického páru jedná sobecky a prospěšný vztah vzniká pouze proto, že získané výhody převažují nad náklady potřebnými k udržení vztahu.
Vzájemně výhodné vztahy mohou vznikat na základě behaviorálních reakcí, například jako u ptáků, kteří kombinují vlastní potravu s distribucí semen. Někdy mutualistické druhy vstupují do těsné fyzické interakce, jako při tvorbě mykorhizy (kořen houby) mezi houbami a rostlinami.
Těsný kontakt druhů v mutualismu způsobuje jejich společnou evoluci. Typickým příkladem jsou vzájemné adaptace, které se vyvinuly mezi kvetoucími rostlinami a jejich opylovači. Mutualistické druhy se často spoluobydlují.
povinná symbiózaTyp symbiózy, ve které ani jeden z těchto dvou druhů nemůže přežít bez druhého. Tropické rostliny z rodu Triplaris jsou tedy ve vztahu obligátní symbiózy s mravenci Pseudomyrmex triplarinus . Podle harvardského biologa Josepha Beckwerta [3] :
Stačí jen mírně narušit kteroukoli část hostitelské rostliny, protože obrovské množství [mravenců] vyběhne z úkrytů a začne horlivě zkoumat kmen, větve a listy. Část dělnic běží po zemi u paty stromu a napadá každého vetřelce, ať už je to zvíře nebo člověk.
V závislosti na povaze vztahu mezi komenzálními druhy se rozlišují tři typy komenzalismu:
Příkladem komenzalismu jsou luštěniny (například jetel) a obiloviny rostoucí společně na půdách chudých na dostupné sloučeniny dusíku, ale bohatých na sloučeniny draslíku a fosforu. Navíc, pokud obilovina nepotlačuje luštěninu, pak jí naopak poskytuje další množství dostupného dusíku. Ale takový vztah může trvat jen tak dlouho, dokud je půda chudá na dusík a trávy nemohou silně růst. Pokud se v důsledku růstu luskovin a aktivní práce nodulových bakterií fixujících dusík nahromadí v půdě dostatečné množství sloučenin dusíku dostupných pro rostliny, je tento typ vztahu nahrazen konkurencí. Jeho výsledkem je zpravidla úplné nebo částečné vytlačení méně konkurenceschopných luskovin z fytocenózy. Další varianta komenzalismu: jednostranná pomoc rostliny „chůvy“ jiné rostlině. Bříza nebo olše tedy mohou být chůvou pro smrky: chrání mladé smrky před přímým slunečním zářením, bez kterého smrk nemůže růst na otevřeném místě, a také chrání výhonky mladých jedlí před jejich vytlačením z půdy mrazem. Tento typ vztahu je typický pouze pro mladé smrky. Zpravidla, když smrk dosáhne určitého věku, začne se chovat jako velmi silný konkurent a potlačuje své chůvy.
Ve stejném vztahu jsou keře z čeledí labiales a Asteraceae a jihoamerické kaktusy. Díky speciálnímu typu fotosyntézy ( CAM fotosyntéza ), ke kterému dochází během dne s uzavřenými průduchy, se mladé kaktusy velmi zahřívají a trpí přímým slunečním zářením. Proto se mohou vyvíjet pouze ve stínu pod ochranou suchu odolných keřů. Existuje také mnoho příkladů symbiózy, která je prospěšná jednomu druhu a nepřináší žádný užitek ani újmu jinému druhu. Například lidské střevo obývá mnoho druhů bakterií, jejichž přítomnost je pro člověka neškodná. Podobně rostliny zvané epifyty (kam patří např. rod Phalaenopsis ) žijí na větvích stromů, aniž by z nich přijímaly živiny. Komensalismus je způsob soužití dvou různých druhů živých organismů, kdy jedna populace ze vztahu těží, zatímco druhá nepřijímá ani užitek, ani újmu (například stříbřitá rybka a lidé).
Kromě jádra mají eukaryotické buňky mnoho izolovaných vnitřních struktur nazývaných organely . Mitochondrie, jeden typ organel, generují energii, a proto jsou považovány za hybnou sílu buňky. Mitochondrie, stejně jako jádro, jsou obklopeny dvouvrstvou membránou a obsahují DNA. Na tomto základě byla navržena teorie pro vznik eukaryotických buněk jako výsledek symbiózy. Jedna z buněk pohltila druhou a pak se ukázalo, že společně to zvládají lépe než jednotlivě. Toto je endosymbiotická teorie evoluce .
Tato teorie snadno vysvětluje existenci dvouvrstvé membrány. Vnitřní vrstva pochází z membrány pohlcené buňky, zatímco vnější vrstva je součástí membrány pohlcené buňky ovinuté kolem cizí buňky. Přítomnost mitochondriální DNA je také dobře známa – nejde o nic jiného než o zbytky DNA cizí buňky. Takže mnoho organel eukaryotické buňky na počátku své existence byly samostatné organismy a asi před miliardou let spojily své úsilí o vytvoření buněk nového typu. Proto jsou naše vlastní těla ukázkou jednoho z nejstarších partnerství v přírodě.
Je třeba také připomenout, že symbióza není jen soužití různých druhů živých organismů. Na úsvitu evoluce byla symbióza motorem, který přivedl jednobuněčné organismy stejného druhu do jednoho mnohobuněčného organismu (kolonie) a stal se základem rozmanitosti moderní flóry a fauny.
Vztah mezi řasou a lišejníkovou (lichenizovanou) houbou je ve většině případů příkladem endoparazitosaprofytismu. Houba parazituje na řasách žijících v stélce lišejníků a rozkládá odumřelé buňky řas.