紧密共生的物种比你想象的要古老得多,也普遍得多

   日期:2024-11-29     来源:本站    作者:admin    浏览:91    
核心提示:  曾经只有那些研究生物学的人才知道共生这个词,现在这个词被广泛使用。共生是不同物种生活在一起的亲密关系。它比我们许多人

  曾经只有那些研究生物学的人才知道共生这个词,现在这个词被广泛使用。共生是不同物种生活在一起的亲密关系。它比我们许多人可能意识到的要普遍得多,也要古老得多。

  最常见的共生关系之一是各种藻类和真菌之间的共生关系,或者是蓝藻(俗称蓝绿藻,尽管它不是藻类)和真菌之间的共生关系。这些成对的物种以地衣的形式存在。

  “共生”一词在19世纪首次被用来描述地衣之间的关系,这种关系被认为是非常不寻常的。从那以后,我们发现共生是常态,而不是例外。事实上,它塑造了地球上大多数生命的进化。

  地衣种类繁多。它们生长在树干上、屋顶瓦片上和古老的岩石上。

  两个不同物种的共生使它们都能在它们可能无法殖民的环境中生存。这种真菌为它的伙伴藻类或蓝藻提供了一个合适的生长环境,否则它可能太暴露或太干燥。作为回报,真菌可以分享光合作用产生的一些碳水化合物。

  这是一个双方都从他们的关系中受益的例子。这被称为互惠共生。

  地衣通常是空气质量和更普遍的生态系统健康的良好指标。它们的缺失可能表明空气质量很差。因为它们能吸收重金属等空气污染物,所以可以用作生物监测仪。

  在另一个非常常见的互惠共生的例子中,大多数植物物种与土壤中的真菌有着密切的关系。它被称为菌根结合。

  植物利用阳光中的能量将水和二氧化碳转化为糖,这一过程被称为光合作用。植物和真菌共享这种食物,真菌依靠它们生存。作为回报,真菌的细线大大增加了植物根系的表面积,用于吸收水分和营养。

  并不是所有的共生关系对双方都有利。

  在寄生共生中,一方以牺牲另一方为代价而获益。例如霉菌疫霉、镰刀菌和蜜环菌,它们经常杀死它们的植物宿主。

  在共栖的情况下,一个有机体受益,而另一个有机体既无得也无失。例如,小鸟有时栖息在大型食草动物身上,吃被大型动物打扰的昆虫。

  在任何关系中,事情都有可能随着时间的推移而改变。例如,树木与其菌根真菌之间的互惠共生关系可能随着树木的衰老和衰落,或者环境条件的变化而转变为寄生关系。

  共生关系在生命的进化中发挥了巨大的作用。构成动物和植物身体的细胞是共生关系的结果。

  细胞是复杂的。它们含有被称为细胞器的结构,如细胞核(细胞的控制中心)和线粒体(参与细胞呼吸,利用氧气分解食物分子以获得能量)。植物细胞也含有叶绿体,这是光合作用的场所。

  这些复杂的细胞是从更简单、更古老的生命形式共生而来的。

  复杂细胞的细胞器曾经是单细胞生命形式,在被其他简单细胞吞没后幸存下来。它们形成了更复杂、更高效的细胞,成为大型多细胞生命形式的基本细胞类型。

  所有生活在地球上的大型多细胞生物——动物和植物——都有这种类型的细胞。这证明了这种进化共生策略是多么成功。

  植物和动物细胞的细胞呼吸都涉及线粒体,这表明它们在进化史的早期就被吞没了。后来,一种已经含有线粒体的细胞类型吞没了叶绿体。这导致了复杂植物的进化。

  一种细胞类型与另一种细胞类型的结合称为内共生。它使细胞和细胞的某些部分变得高度特化。这种专业化提高了它们的效率和在更广泛的条件下生存的能力。

  当我在70年代末还是一名植物学研究生的时候,有一天,同事们把普通海莴苣Ulva latuca的样本带到实验室,当时我正在那里研究光合生理学。海莴苣是一种生长在澳大利亚海岸附近许多浅水区的海藻。

  我们注意到一个小的海洋蛞蝓在吃植物,所以我们把它放进我们的系统来研究光合作用。令我们惊讶的是,蛞蝓正在进行光合作用!我们发现蛞蝓部分地消化了海莴苣细胞,但一些叶绿体穿过了蛞蝓肠道的内壁,继续进行光合作用。

  我们以为自己有了重大发现,却发现别人也发表了类似的研究成果。从那以后,我再也没有怀疑过内共生的有效性,这在当时仍然是一个有争议的理论。

  我们现在知道共生是大多数生物的常态,包括人类。

  我们的肠道菌群代表了大规模的共生关系。在我们肠道中快乐生活的细菌的多样性和数量对我们的整体健康和福祉有巨大的影响。在健康肠道的情况下,人和细菌都能从这种关系中获益:这是互利共生的一个很好的例子。

  COVID将公众的注意力集中在病毒上。但并非所有病毒都有害;许多细菌实际上对它们感染的生物体有益。有些病毒甚至保护我们免受致病病毒的侵害。例如,在艾滋病毒阳性的人群中,同时感染GB病毒C (GBV-C)的人病情进展较慢。

  当然,与病毒的全面共生关系是可能的,从互惠互利到受感染的宿主遭受巨大伤害。而且,就像细菌一样,越来越多的证据表明病毒帮助了许多物种的进化,包括我们自己。

  一个有机体必须生活在一系列复杂的关系中,才能在任何环境中生存和繁荣。有些关系会比其他关系更积极,但互惠共生往往是成功的关键,这并不奇怪。

  由The Conversation提供

  本文转载自The Co在知识共享许可下的对话。阅读原文。The Conversation

  引文:紧密共生的物种比你想象的要古老得多,也比你想象的要普遍得多(2024,4月27日)

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