Symbiose: Definition, typer, eksempler og evolutionær betydning
Få en klar introduktion til symbiose: definitioner, typer, konkrete eksempler og dens afgørende rolle i evolutionen — fra mykorrhiza til mitokondrier.
Symbiose (pl. symbioser) betyder at leve sammen og beskriver tætte, ofte langvarige relationer mellem forskellige arter. Begrebet blev gjort almindeligt af Anton de Bary i 1879, der beskrev det som "sameksistens mellem ulige organismer". En symbiot er en organisme, som indgår i et sådant forhold; når en art lever inde i en anden, eller når en mikroskopisk symbiot lever i en værtscelle, kaldes den en endosymbiont.
Typer af symbiose
Symbiotiske forhold kan klassificeres efter, hvordan de påvirker hver part:
- Mutualisme – begge parter får fordele. Fx mykorrhiza mellem svampe og planter.
- Kommensalisme – den ene part får fordel, mens den anden hverken vinder eller taber tydeligt.
- Parasitisme – den ene part drager fordel på bekostning af værten.
- Amensalisme – en part skades, mens den anden ikke påvirkes væsentligt.
Derudover skelner man ofte mellem obligat symbiose (parterne er afhængige af hinanden for overlevelse) og fakultativ symbiose (relationen er fordelagtig, men ikke nødvendig).
Eksempler
- Mykorrhiza – mutualistiske forbindelser mellem svampe og planters rødder, som forbedrer optagelsen af vand og næringsstoffer (Mykorrhiza).
- Tarmfloraen – mikroorganismer i fordøjelsessystemet hos mange dyr, bl.a. insekter og hvirveldyr, som hjælper med fordøjelse, vitaminproduktion og immunforsvar (tarmfloraen).
- Rhizobium – kvælstoffikserende bakterier i bælgplanters knolde, som leverer kvælstof til planten.
- Koraller og zooxanthellae – fotosyntetiske alger, der lever i koralvæv og leverer energi til deres værter.
- Ekstreme miljøer – chemosyntetiske bakterier i dybhavsrørorme og hydrotermale fangekolonier, som danner grundlag for hele økosystemer.
- Endosymbionter – mange mikroorganismer lever inde i celler eller væv, ofte med stærk gensidig afhængighed (se også endosymbiont).
Evolutionær betydning
Symbiose er både almindelig og afgørende for livets udvikling. Der synes ikke at findes højere planter eller dyr uden symbionter, og ofte kunne værtsorganismerne ikke overleve eller leve som de gør uden deres symbionter. Eksempler som mykorrhiza og tarmfloraen viser, hvor vitalt samarbejdet kan være.
Relationer kan føre til ko-evolution, hvor begge parter udvikler tilpasninger, der fremmer samlivet. I nogle tilfælde har symbiose medført dybe evolutionære omvæltninger: alle eukaryoternes celler indeholder organeller, som er efterkommere af symbiotiske indlemmelser for mindst en milliard år siden. Mitokondrier og plastider er centrale eksempler på dette, og de viser, hvordan engang fritlevende bakterier blev til uundværlige cellestrukturer.
Mekanismer og konsekvenser
Symbiotiske relationer kan fungere ved udveksling af næringsstoffer, beskyttelse, habitat eller signalstoffer. Over tid kan sådanne relationer føre til:
- Genetisk integration eller vandring af gener mellem partnere.
- Reduktion af symbiotens genom hos langvarige endosymbionter, som mister gener, de ikke længere behøver.
- Øget specialisering og i nogle tilfælde afhængighed (obligate forhold).
Betydning for mennesker og anvendelser
Mennesker udnytter og påvirkes af symbiose på mange måder: landbrug drager fordel af mykorrhiza og kvælstoffikserende bakterier, medicin og antibiotika har oprindelse i symbiotiske mikrober, og viden om tarmfloraen ændrer vores forståelse af sundhed og sygdom. Symbioser spiller også en rolle i naturforvaltning og genopretning af økosystemer.
Det er vigtigt at forstå, at symbiotiske forhold kan være dynamiske: ændringer i miljøet kan gøre en tidligere mutualist til en parasit eller omvendt. Derfor er forskning i symbiose central for både biologisk forståelse og praktiske anvendelser inden for landbrug, medicin og bevaringsarbejde.
Blinde rejer graver en hule, og gobyfisk holder udkig
Definition
Definitionen af symbiose har været kontroversiel. Nogle mener, at symbiose kun bør henvise til vedvarende gensidige relationer, mens andre mener, at det bør gælde for alle former for langsigtede biologiske interaktioner.
Efter 130 års debat bruger de nuværende lærebøger i biologi og økologi nu den sidstnævnte "de Bary"-definition eller en endnu bredere definition (hvor symbiose betyder alle interaktioner mellem arter). Den restriktive definition (hvor symbiose kun betyder gensidighed) anvendes ikke længere.
Den bredeste definition omfatter parasitisme (hvor den ene organisme hjælpes, mens den anden organisme lider skade), mutualisme (hvor begge organismer hjælpes), kommensalisme (hvor den ene organisme hjælpes, mens den anden ikke påvirkes) og konkurrence (hvor begge organismer lider skade).
Nymfer af bladhopper beskyttet af en hær af kødmyrer. Myrerne lever af sekret fra nymferne
Typer af symbiose
De forskellige former for symbiose omfatter:
Type 1: Partnerne holder deres kroppe adskilt
Symbiosen er ikke altid til gavn for begge parter. Dette er, hvad der kan ske:
- parasitisme, hvor sammenslutningen er til ulempe for den ene af de to. Den ene kan endda ødelægge eller dræbe den anden. (+ -)
- mutualisme, hvor forbindelsen har fordele for begge parter (+ +)
- kommensalisme, hvor et medlem af sammenslutningen nyder godt af det, mens det andet ikke påvirkes (+ 0)
- konkurrence, hvor begge medlemmer af foreningen kæmper om mad eller andre behov. (- -)
Type 2: Partnerne lever som én organisme
Denne form for symbiose kaldes endosymbiose. Eksempler er:
- Rhizobier: kvælstoffikserende bakterier, som lever i rodknuder på planter af ærtefamilien.
- Enkeltcellede forams, som indeholder en encellet alge inde i cellen. Dette er "fakultativt", hvilket betyder, at de kan eller ikke kan gøre det. En mere vidtrækkende version er idioplastisk endosymbiose. Her spiser foramen algen, men beholder dens kloroplaster i funktionsdygtig stand.
- Grønalger i marine polychaete-orme.
- Enkeltcellede alger i koraller, der bygger rev.
- Bakterier i tarmene på de insekter og hvirveldyr, som fordøjer plantecellulose. Det er "obligatoriske" symbionter, hvilket betyder, at værten skal have dem.
- Lichen: svamp + alger eller bakterier.
- Mykorrhiza: svampehyphaer og træers rødder.
Det er næsten sikkert, at dette skete for at danne eukaryote cellen. Det er den celletype, som alle dyr og planter er lavet af. Organellerne inde i cellen, f.eks. mitokondrier og kloroplaster, indeholder noget DNA. Dette DNA er resterne af en engang separat bakterie. Teorien går ud på, at eukaryote cellen er opstået ved sammensmeltning af flere bakterie- eller archaea-organismer.
Dardanus pedunculatus eremitkrebs med symbiotiske anemoner Calliactis sp. fastgjort til skallen. Anemonerne yder beskyttelse med deres stikkende celler, og de får mobilitet fra krabben.
Monotropa uniflora, en blomstrende plante, som parasiterer på visse svampe.
Rhizobia-bakterier i knolde binder kvælstof
Klovnfisk i sin søanemone
Tre typer af symbiotiske forhold: kommensalist (I), parasitær (II) og mutualist (III)
Eksempler på symbiose
- Et eksempel på gensidig symbiose er forholdet mellem klovnefisk, der lever mellem fangarme af tropiske søanemoner. Klovnefisken beskytter anemonen mod andre fisk. Klovnefiskens affald, der udskilles, giver vigtige næringsstoffer, og de kan også øge deres værtsdyrs iltforsyning om natten. Anemonens stikkende tentakler beskytter anemonfisken mod dens rovdyr. Et særligt slim på klovnfisken beskytter den mod de stikkende tentakler.
- Et andet eksempel er gobyfisken, som nogle gange lever sammen med en reje. Rejen graver og rydder op i en hule i sandet, hvor både rejen og grundlingen lever. Rejen er næsten blind og er sårbar over for rovdyr, når den er over jorden. Når et rovdyr nærmer sig, rører grundlingen ved rejen med sin hale som et signal. Når det sker, trækker både rejen og gobien sig hurtigt tilbage i hulen.
- En lav er en intim kombination af en svamp og en alge. Algen lever inde i svampen, som skal have algen for at overleve. Algen kan derimod overleve alene. Resultatet af foreningen er en flad, farvet lav, som vokser på sten og andre overflader i det fri.
- Planteædere er værter for tarmbakterier, som hjælper dem med at fordøje plantemateriale. Planternes cellevægge er lavet af cellulose, og næsten ingen dyr har udviklet et enzym til at fordøje dette materiale. Derfor er bakterierne i det mindste for planteædere, der spiser blade, uundværlige.
- Nogle myrearter "opdrætter" bladlus, idet de beskytter dem mod rovdyr og flytter dem fra et fødested til et andet. Myrerne spiser den søde, klæbrige væske, som bladlus udskiller efter at have suget plantesaft.
Spørgsmål og svar
Q: Hvad er symbiose?
A: Symbiose er et tæt og langvarigt forhold mellem forskellige arter, der lever sammen.
Q: Hvem opfandt udtrykket "symbiose"?
A: Udtrykket blev brugt af Anton de Bary i 1879.
Spørgsmål: Hvad er en endosymbiont?
Svar: En endosymbiont er en organisme, der lever i en anden art, eller en mikroskopisk symbiot, der lever i en værtscelles celler.
Spørgsmål: Hvor vigtige er symbiotiske relationer for større organismer?
A: Symbiotiske relationer er af stor betydning for større organismer, som i de fleste tilfælde ikke ville kunne leve som de gør uden deres symbionter.
Spørgsmål: Er mennesker en undtagelse, når det gælder symbiotiske relationer?
Svar: Nej, mennesker er ikke en undtagelse, når det gælder symbiotiske forhold.
Spørgsmål: Hvad er nogle eksempler på disse forbindelser mellem organismer fra forskellige riger?
A: Mykorrhiza hos højere planter og tarmfloraen hos insekter og hvirveldyr er eksempler på forbindelser mellem organismer fra forskellige riger.
Spørgsmål: Hvilken betydning har symbiose haft for livets udvikling?
A: Symbiose har haft stor betydning for livets udvikling, da de fleste højere planter og dyr har symbionter, og alle eukaryoternes celler indeholder organeller, der stammer fra gamle symbiotiske forhold.
Søge