Simbiosi - Symbiosis
La simbiosi (dal greco συμβίωσις , symbíōsis , "vivere insieme", da σύν , sýn , "insieme", e βίωσις , bíōsis, "vivente") è qualsiasi tipo di interazione biologica stretta e a lungo termine tra due diversi organismi biologici , essere è mutualistico , commensalistico o parassitario . Gli organismi, ciascuno definito simbionte , devono essere di specie diverse . Nel 1879, Heinrich Anton de Bary lo definì come "la convivenza di organismi dissimili". Il termine è stato oggetto di un dibattito secolare sul fatto che debba denotare specificamente mutualismo, come nei licheni . I biologi hanno ora abbandonato questa restrizione.
La simbiosi può essere obbligatoria, il che significa che uno o più dei simbionti dipendono l'uno dall'altro per la sopravvivenza, o facoltativa (opzionale), quando possono generalmente vivere indipendentemente.
La simbiosi è anche classificata dall'attaccamento fisico. Quando i simbionti formano un unico corpo si parla di simbiosi congiuntiva, mentre tutte le altre disposizioni si chiamano simbiosi disgiuntiva. Quando un organismo vive sulla superficie di un altro, come i pidocchi dell'uomo, si parla di ectosimbiosi ; quando un partner vive all'interno dei tessuti di un altro, come Symbiodinium all'interno del corallo , si parla di endosimbiosi .
Definizione
La definizione di simbiosi è stata oggetto di dibattito per 130 anni. Nel 1877, Albert Bernhard Frank usò il termine simbiosi per descrivere la relazione mutualistica nei licheni . Nel 1878, il micologo tedesco Heinrich Anton de Bary lo definì "il vivere insieme di organismi dissimili". La definizione è variata tra gli scienziati, alcuni sostengono che dovrebbe riferirsi solo a mutualismi persistenti , mentre altri hanno pensato che dovrebbe applicarsi a tutte le interazioni biologiche persistenti (in altre parole, al mutualismo, al commensalismo e al parassitismo , ma escludendo le interazioni brevi come la predazione). ). Nel 21° secolo, quest'ultima è diventata la definizione ampiamente accettata dai biologi.
Nel 1949, Edward Haskell propose un approccio integrativo con una classificazione di "co-azioni", successivamente adottata dai biologi come "interazioni".
Obbligatorio contro facoltativo
Le relazioni possono essere obbligate, il che significa che uno o entrambi i simbionti dipendono interamente l'uno dall'altro per la sopravvivenza. Ad esempio, nei licheni , che consistono in simbionti fungini e fotosintetici, i partner fungini non possono vivere da soli. I simbionti algali o cianobatterici nei licheni, come Trentepohlia , possono generalmente vivere indipendentemente, e la loro parte della relazione è quindi descritta come facoltativa (opzionale).
Interazione fisica
L'endosimbiosi è qualsiasi relazione simbiotica in cui un simbionte vive all'interno dei tessuti dell'altro, all'interno delle cellule o a livello extracellulare. Gli esempi includono diversi microbiomi : rizobia , batteri che fissano l'azoto che vivono in noduli radicali sulle radici dei legumi ; actinomiceti , batteri azotofissatori come Frankia , che vivono nei noduli di radice di ontano ; alghe unicellulari all'interno di coralli costruttori di barriere coralline ; e endosimbionti batterici che forniscono nutrienti essenziali a circa il 10%-15% degli insetti.
L'ectosimbiosi è qualsiasi relazione simbiotica in cui il simbionte vive sulla superficie corporea dell'ospite , compresa la superficie interna del tubo digerente oi dotti delle ghiandole esocrine . Esempi di questo includono ectoparassiti come i pidocchi ; ectosimbionti commensali come i cirripedi , che si attaccano alla mascella dei misticeti ; e gli ectosimbionti mutualistici come il pesce pulitore .
concorrenza
La competizione può essere definita come un'interazione tra organismi o specie, in cui l' idoneità di uno è abbassata dalla presenza di un altro. La disponibilità limitata di almeno una risorsa (come cibo , acqua e territorio ) utilizzata da entrambi di solito facilita questo tipo di interazione, sebbene la competizione possa esistere anche su altri "servizi", come le femmine per la riproduzione (nel caso dei maschi organismi della stessa specie).
mutualismo
Il mutualismo o altruismo reciproco interspecie è una relazione a lungo termine tra individui di specie diverse in cui entrambi gli individui beneficiano. Le relazioni mutualistiche possono essere obbligatorie per entrambe le specie, obbligatorie per l'una ma facoltative per l'altra o facoltative per entrambe.
Una grande percentuale di erbivori ha una flora intestinale mutualistica per aiutarli a digerire la materia vegetale, che è più difficile da digerire rispetto alle prede animali. Questa flora intestinale è costituita da protozoi o batteri che digeriscono la cellulosa che vivono nell'intestino degli erbivori. Le barriere coralline sono il risultato del mutualismo tra gli organismi corallini e i vari tipi di alghe che vivono al loro interno. La maggior parte delle piante terrestri e degli ecosistemi terrestri si basano sul mutualismo tra le piante, che fissano il carbonio dall'aria, e i funghi micorrizici , che aiutano a estrarre acqua e minerali dal terreno.
Un esempio di mutualismo è la relazione tra i pesci pagliaccio ocellaris che abitano tra i tentacoli degli anemoni di mare di Ritteri . Il pesce territoriale protegge l'anemone da anemone- mangiare pesce, ed a sua volta le urticanti tentacoli della anemone di proteggere il pesce pagliaccio dai suoi predatori . Uno speciale muco sul pesce pagliaccio lo protegge dai tentacoli urticanti.
Un ulteriore esempio è il ghiozzo , pesce che talvolta convive con un gambero . Il gambero scava e ripulisce una tana nella sabbia in cui vivono sia il gambero che il ghiozzo. Il gambero è quasi cieco, il che lo rende vulnerabile ai predatori quando è fuori dalla sua tana. In caso di pericolo, il ghiozzo tocca il gambero con la coda per avvertirlo. Quando ciò accade, sia il gambero che il ghiozzo si ritirano rapidamente nella tana. Diverse specie di ghiozzi ( Elacatinus spp. ) puliscono anche gli ectoparassiti in altri pesci, forse un altro tipo di mutualismo.
Una simbiosi non obbligata è osservata nei briozoi incrostanti e nei granchi eremiti . La colonia di briozoi ( Acanthodesia commensale ) sviluppa una crescita cirumrotatoria e offre al granchio ( Pseudopagurus granulimanus ) un prolungamento elico-tubolare della sua camera vivente che inizialmente era situata all'interno di una conchiglia di gasteropodi.
Molti tipi di formiche tropicali e subtropicali hanno sviluppato relazioni molto complesse con alcune specie arboree.
endosimbiosi
Nell'endosimbiosi, la cellula ospite manca di alcuni dei nutrienti forniti dall'endosimbionte . Di conseguenza, l'ospite favorisce i processi di crescita dell'endosimbionte al suo interno producendo alcune cellule specializzate. Queste cellule influenzano la composizione genetica dell'ospite al fine di regolare la crescente popolazione degli endosimbionti e garantire che questi cambiamenti genetici siano trasmessi alla prole tramite trasmissione verticale ( ereditarietà ).
Un esempio spettacolare di mutualismo obbligato è la relazione tra i vermi tubicoli siboglinidi ei batteri simbionti che vivono nelle bocche idrotermali e nelle infiltrazioni fredde . Il verme non ha un tratto digestivo ed è totalmente dipendente dai suoi simbionti interni per la nutrizione. I batteri ossidano idrogeno solforato o metano, che l'ospite fornisce loro. Questi vermi sono stati scoperti alla fine degli anni '80 nelle bocche idrotermali vicino alle isole Galapagos e da allora sono stati trovati nelle bocche idrotermali di acque profonde e nelle infiltrazioni fredde in tutti gli oceani del mondo.
Quando l'endosimbionte si adatta allo stile di vita dell'ospite, l'endosimbionte cambia drasticamente. C'è una drastica riduzione delle dimensioni del suo genoma , poiché molti geni vengono persi durante il processo di metabolismo e riparazione e ricombinazione del DNA , mentre vengono mantenuti i geni importanti che partecipano alla trascrizione DNA-RNA , alla traduzione proteica e alla replicazione DNA/RNA. La diminuzione delle dimensioni del genoma è dovuta alla perdita di geni codificanti proteine e non alla diminuzione delle regioni intergeniche o della dimensione dell'open reading frame (ORF). Le specie che si evolvono naturalmente e contengono dimensioni ridotte dei geni possono essere considerate per un numero maggiore di differenze evidenti tra di loro, portando così a cambiamenti nei loro tassi di evoluzione. Quando i batteri endosimbiotici legati agli insetti vengono trasmessi alla prole esclusivamente tramite trasmissione genetica verticale, i batteri intracellulari attraversano molti ostacoli durante il processo, con conseguente diminuzione delle dimensioni effettive della popolazione, rispetto ai batteri a vita libera. L'incapacità dei batteri endosimbiotici di ripristinare il loro fenotipo selvatico attraverso un processo di ricombinazione è chiamata fenomeno del cricchetto di Muller . Il fenomeno del cricchetto di Muller, insieme a dimensioni della popolazione meno efficaci, porta ad un accrescimento di mutazioni deleterie nei geni non essenziali dei batteri intracellulari. Ciò può essere dovuto alla mancanza di meccanismi di selezione prevalenti nell'ambiente ospite relativamente "ricco".
Commensalismo
Il commensalismo descrive una relazione tra due organismi viventi in cui uno trae beneficio e l'altro non viene danneggiato o aiutato in modo significativo. Deriva dalla parola inglese commensale , usata per l'interazione sociale umana . Deriva da una parola latina medievale che significa condividere il cibo, formata da com- (con) e mensa (tavola).
Le relazioni commensali possono coinvolgere un organismo che utilizza un altro per il trasporto ( foresi ) o per l'alloggio ( inquilinismo ), oppure può anche coinvolgere un organismo utilizzando qualcosa che un altro ha creato, dopo la sua morte ( metabiosi ). Esempi di metabiosi sono i granchi eremiti che usano gusci di gasteropodi per proteggere i loro corpi e i ragni che costruiscono le loro tele sulle piante .
Parassitismo
In una relazione parassitaria , il parassita trae beneficio mentre l'ospite è danneggiato. Il parassitismo assume molte forme, da endoparassiti che vivono all'interno del corpo dell'ospite a ectoparassiti e castratori parassiti che vivono sulla sua superficie e micropredatori come le zanzare che visitano a intermittenza. Il parassitismo è un modo di vita estremamente riuscito; circa il 40% di tutte le specie animali sono parassiti e la specie di mammiferi media ospita 4 nematodi, 2 cestodi e 2 trematodi.
Mimica
Il mimetismo è una forma di simbiosi in cui una specie adotta caratteristiche distinte di un'altra specie per alterare la sua dinamica di relazione con la specie imitata, a proprio vantaggio. Tra i molti tipi di mimetismo ci sono Batesian e Müllerian, il primo che comporta uno sfruttamento unilaterale, il secondo che fornisce un vantaggio reciproco. Il mimetismo batesiano è un'interazione tripartita di sfruttamento in cui una specie, il mimo, si è evoluta per imitare un'altra, il modello, per ingannare un terzo, il duplicato. In termini di teoria della segnalazione , il mimo e il modello si sono evoluti per inviare un segnale; il dupe si è evoluto per riceverlo dal modello. Ciò va a vantaggio del mimo ma a scapito sia del modello, i cui segnali protettivi sono effettivamente indeboliti, sia del duplicato, che viene privato di una preda commestibile. Ad esempio, una vespa è un modello fortemente difeso, che segnala con la sua vistosa colorazione nera e gialla che è una preda poco redditizia per i predatori come gli uccelli che cacciano a vista; molti sirfidi sono imitazioni batesiane di vespe, e qualsiasi uccello che evita questi sirfidi è un cretino. Al contrario, il mimetismo mulleriano è reciprocamente vantaggioso poiché tutti i partecipanti sono sia modelli che imitatori. Ad esempio, diverse specie di calabrone si imitano a vicenda, con una colorazione di avvertimento simile in combinazioni di nero, bianco, rosso e giallo, e tutte beneficiano della relazione.
amensalismo
L'amensalismo è un'interazione asimmetrica in cui una specie viene danneggiata o uccisa dall'altra e una non è influenzata dall'altra. Esistono due tipi di amensalismo, competizione e antagonismo (o antibiosi). La competizione è dove un organismo più grande o più forte priva uno più piccolo o più debole di una risorsa. L'antagonismo si verifica quando un organismo viene danneggiato o ucciso da un altro attraverso una secrezione chimica. Un esempio di competizione è un alberello che cresce all'ombra di un albero maturo. L'albero maturo può privare l' alberello della luce solare necessaria e, se l'albero maturo è molto grande, può assorbire l'acqua piovana e impoverire i nutrienti del suolo. Durante tutto il processo, l'albero maturo non è influenzato dall'alberello. Infatti, se l'alberello muore, l'albero maturo ottiene nutrienti dall'alberello in decomposizione. Un esempio di antagonismo è Juglans nigra (noce nera), secernente juglone , una sostanza che distrugge molte piante erbacee all'interno della sua zona radicale.
L'amensalismo è spesso usato per descrivere interazioni competitive fortemente asimmetriche, come tra lo stambecco spagnolo e i punteruoli del genere Timarcha che si nutrono dello stesso tipo di arbusto. Mentre la presenza del tonchio non ha quasi alcuna influenza sulla disponibilità di cibo, la presenza dello stambecco ha un enorme effetto dannoso sul numero di tonchi, poiché consumano quantità significative di materia vegetale e ingeriscono accidentalmente i tonchi su di essa.
Simbiosi di pulizia
La simbiosi di pulizia è un'associazione tra individui di due specie, in cui uno (il pulitore) rimuove e mangia parassiti e altri materiali dalla superficie dell'altro (il cliente). È presumibilmente reciprocamente vantaggioso, ma i biologi hanno a lungo discusso se si tratti di egoismo reciproco o semplicemente di sfruttamento. La simbiosi di pulizia è ben nota tra i pesci marini, dove alcune piccole specie di pesci pulitori , in particolare i labri ma anche specie di altri generi, sono specializzate per nutrirsi quasi esclusivamente pulendo pesci più grandi e altri animali marini.
Coevoluzione
La simbiosi è sempre più riconosciuta come un'importante forza selettiva dietro l'evoluzione; molte specie hanno una lunga storia di coevoluzione interdipendente .
simbiogenesi
Un'ipotesi per l'origine del nucleo negli eucarioti (piante, animali, funghi e protisti ) è che si sia sviluppato da una simbiogenesi tra batteri e archaea. Si ipotizza che la simbiosi abbia avuto origine quando antichi archaea, simili ai moderni archaea metanogeni, hanno invaso e vissuto all'interno di batteri simili ai moderni mixobatteri, formando infine il nucleo primitivo. Questa teoria è analoga alla teoria accettata per l'origine dei mitocondri eucariotici e dei cloroplasti, che si pensa si siano sviluppati da una simile relazione endosimbiotica tra proto-eucarioti e batteri aerobi. La prova di ciò include il fatto che i mitocondri e i cloroplasti si dividono indipendentemente dalla cellula e che questi organelli hanno il proprio genoma.
La biologa Lynn Margulis , famosa per il suo lavoro sull'endosimbiosi , ha sostenuto che la simbiosi è una delle principali forze trainanti dell'evoluzione . Considerava incompleta la nozione di evoluzione di Darwin, guidata dalla competizione, e sosteneva che l'evoluzione è fortemente basata sulla cooperazione , l' interazione e la dipendenza reciproca tra gli organismi. Secondo Margulis e suo figlio Dorion Sagan , " La vita non è subentrata la globo da combattimento , ma dalla rete ."
Relazioni co-evolutive
micorrize
Circa l'80% delle piante vascolari nel mondo instaura relazioni simbiotiche con i funghi, in particolare nelle micorrize arbuscolari .
Impollinazione
Le piante da fiore e gli animali che le impollinano si sono co-evolute. Molte piante impollinate da insetti (in entomofilia ), pipistrelli o uccelli (in ornitofilia ) hanno fiori altamente specializzati modificati per promuovere l'impollinazione da parte di uno specifico impollinatore che è corrispondentemente adattato. Le prime piante da fiore nei reperti fossili avevano fiori relativamente semplici. La speciazione adattativa ha rapidamente dato origine a molti diversi gruppi di piante e, allo stesso tempo, si è verificata una speciazione corrispondente in alcuni gruppi di insetti. Alcuni gruppi di piante hanno sviluppato nettare e grandi pollini appiccicosi, mentre gli insetti hanno sviluppato morfologie più specializzate per accedere e raccogliere queste ricche fonti di cibo. In alcuni taxa di piante e insetti, la relazione è diventata dipendente, dove le specie vegetali possono essere impollinate solo da una specie di insetto.
Acacia formiche e acacie
La formica dell'acacia ( Pseudomyrmex ferruginea ) è una formica vegetale obbligata che protegge almeno cinque specie di "Acacia" ( Vachellia ) dagli insetti predatori e da altre piante che competono per la luce del sole, e l'albero fornisce nutrimento e riparo alla formica e alle sue larve.
Guarda anche
- aposimbiotico
- Barare (biologia)
- Progetto Microbioma Umano
- Consorzio microbico
- Sistema socio-ecologico
- Specificità (simbiosi)
Appunti
Riferimenti
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link esterno
- Mezzi relativi a Simbiosi su Wikimedia Commons
- La definizione del dizionario di simbiosi a Wikizionario
- Video TED-Education – Simbiosi: una storia sorprendente di cooperazione tra specie