Primjeri gljivične simbioze. Od biohemijske saradnje do zajedničkog genoma. Krokodil i plukavice

Priroda poznaje brojne primjere simbiotskih odnosa od kojih oba partnera imaju koristi. Na primjer, simbioza između mahunarki i bakterija u tlu izuzetno je važna za ciklus dušika u prirodi. Rhizobium. Ove bakterije - koje se nazivaju i bakterije koje fiksiraju dušik - naseljavaju se na korijenima biljaka i imaju sposobnost da "fiksiraju" dušik, odnosno razgrađuju jake veze između atoma atmosferskog slobodnog dušika, što omogućava ugradnju dušika u dostupna jedinjenja. biljci, kao što je amonijak. U ovom slučaju, obostrana korist je očigledna: korijenje je stanište bakterija, a bakterije opskrbljuju biljku potrebnim hranjivim tvarima.

Postoje i brojni primjeri simbioze koja je korisna za jednu vrstu, a ne donosi nikakvu korist ili štetu drugoj vrsti. Na primjer, ljudsko crijevo je naseljeno mnogim vrstama bakterija, čija je prisutnost bezopasna za ljude. Slično, biljke zvane bromelije (koje uključuju ananas, na primjer) žive na granama drveća, ali svoje hranljive materije dobijaju iz vazduha. Ove biljke koriste drvo za podršku, a da mu ne uskraćuju hranjive tvari.

Posebno zanimljiva kada je u pitanju mutualizam je evolucija modernih složenih ćelija. U savremenom svetu postoje dve vrste ćelija: prokarioti(„prenuklearne ćelije“) su primitivne ćelije čija je DNK slobodno raspoređena po ćeliji, i eukarioti(„prave nuklearne ćelije“), čija je DNK pohranjena u posebnoj ćelijskoj strukturi - jezgri. (Uloga DNK u živim sistemima razmatra se u poglavlju Centralna dogma molekularne biologije.) Svi višećelijski organizmi, uključujući ljude, sastoje se od eukariotskih ćelija.

Čudno je da postoje fosilizirani jednoćelijski organizmi koji su stari najmanje 3,5 milijardi godina. Iako ćelije ne sadrže čvrste čestice koje se mogu fosilizirati u tradicionalnom smislu ( cm. Teorija evolucije), ove ćelije mogu biti zarobljene između slojeva mulja i sedimenta na dnu rijeke ili okeana. Prilikom pretvaranja mulja u kamen ( cm. Ciklus transformacije stijene) ostaje otisak ćelije, sličan slici lista. Ovi mikroskopski otisci mogu se ispitati i otkriti kakav je bio život na Zemlji prije nego što su se formirali skeleti. Ovaj fosilni dokaz nam govori da su ćelije pretrpjele značajnu promjenu prije otprilike milijardu godina. Tada su se počele pojavljivati ​​eukariotske ćelije.

Pored jezgre, eukariotske ćelije imaju mnoge izolovane unutrašnje strukture tzv organele. Mitohondrije, jedna vrsta organela, stvaraju energiju i stoga se smatraju elektranama ćelije. Mitohondrije, kao i jezgro, okružene su dvoslojnom membranom i sadrže DNK. Na osnovu toga, predložena je teorija o nastanku eukariotskih ćelija kao rezultat simbioze. Jedna od ćelija apsorbovala je drugu, a onda se pokazalo da se zajedno bolje snalaze nego odvojeno. Ovo je endosimbiotski teorija evolucije.

Ova teorija lako objašnjava postojanje dvoslojne membrane. Unutrašnji sloj potiče od membrane apsorbovane ćelije, a spoljni sloj je deo membrane apsorbovane ćelije, omotan oko vanzemaljske ćelije. Takođe je dobro poznato da mitohondrijska DNK nije ništa drugo do ostaci DNK vanzemaljske ćelije. Dakle, mnoge (možda sve) organele eukariotske ćelije na početku svog postojanja bile su zasebni organizmi, a prije otprilike milijardu godina udružili su snage kako bi stvorili novu vrstu stanice. Stoga su naša vlastita tijela ilustracija jednog od najstarijih partnerstava u prirodi.

O konceptu simbioze se govori u okviru školskog predmeta ekologija. Pojam simbioza je lako razumjeti, jer se čovjek često u životu susreće sa sličnim primjerima. Jedina razlika je u tome što životinja često ne može postojati bez nje i interakcija se odvija na jednostavnijem nivou. Smisao koncepta je ostvarivanje obostrane koristi. Ovaj izraz je suprotan od antibioze.

Ova međusobna povezanost živih organizama jedan je od najvažnijih primjera da je priroda složen i dobro organiziran sistem. Mnogo je primjera simbioze.

Probavne bakterije

Probavni sistem većine živih organizama je odličan primjer simbioze. Tijelo može prihvatiti samo hranu koja se probavi. Hrana u svom normalnom stanju ne može biti prihvaćena od strane organizma. Za proces probave odgovorne su posebne bakterije koje žive u gastrointestinalnom traktu. Bakterije su živa bića koja pružaju dobrobit domaćinu, a domaćin im daje hranu. Shodno tome, ovo je živopisan primjer simbioze.

Oprašivanje biljaka insektima

Još jedan primjer simbioze u prirodi je oprašivanje biljaka insektima. Insekti putuju od cvijeta do cvijeta, skupljajući nektar koji im je potreban za život. Paralelno s tim, na svojim šapama nose biljni polen, koji obavlja funkciju reprodukcije. Cijeli biljni svijet koristi ovu besplatnu pomoć od insekata.

Lišajevi - gljive i alge

Lišajevi koji rastu u tundri su također primjer simbioze. Ova neobična mahovina uključuje gljive i alge. Alge proizvode ugljikohidrate koje gljiva apsorbira, a sama gljiva osigurava visoku vlažnost.

Avdotka i krokodil

Ptica avdotka je naučila da prima zanimljive koristi od prijateljstva s krokodilom. Svoja gnijezda gradi pored gnijezda krokodila. Ženke krokodila vrlo žestoko štite svoje kandže. Stoga im ptica služi kao svojevrsni signal o pristupu nepozvanih gostiju. Krokodil žuri da zaštiti svoje gnijezdo, a u isto vrijeme pomaže slabom napadu.

Ptica pljuska i krokodil

Još jedan zanimljiv spoj koji uključuje krokodil i pticu pljuska pokazuje da postoje najhrabrije opcije za provedbu simbioze. Tokom procesa hranjenja, u ustima krokodila stvara se velika količina ostataka hrane. Ovo je povoljna podloga za razvoj raznih zubnih bolesti i izvor nelagode. Ptica pljuska je naučila da koristi ove ostatke hrane u krokodilovim zubima i konzumira ih kao hranu. Krokodil prima stomatološke usluge, a ptica hranu.

Pitanje 1. Definišite glavne oblike interakcije između živih organizama.
1. Simbioza (kohabitacija)- oblik odnosa u kojem oba partnera ili jedan od njih imaju koristi od interakcije bez nanošenja štete drugome.
2. Antibioza- oblik odnosa u kojem obje populacije u interakciji (ili jedna od njih) doživljavaju negativan utjecaj.
3. Neutralnost- oblik odnosa u kojem organizmi koji žive na istoj teritoriji ne utiču direktno jedni na druge, već formiraju jednostavna jedinjenja.

Pitanje 2. Koje oblike simbioze poznajete i koje su njihove karakteristike?
Postoji nekoliko oblika simbiotskih odnosa, koje karakteriše različit stepen zavisnosti partnera.
1. Mutualizam- oblik uzajamno korisne kohabitacije, kada je prisustvo partnera preduslov za postojanje svakog od njih. Na primjer, termiti i protozoe sa bičama koje žive u njihovim crijevima. Termiti ne mogu sami probaviti celulozu kojom se hrane, ali flagelati dobijaju ishranu, zaštitu i povoljnu mikroklimu; lišajevi, koji predstavljaju neodvojivu kohabitaciju gljive i alge, kada prisustvo partnera postaje uslov života svakog od njih. Hife gljive, koje prepliću ćelije i filamente algi, primaju supstance koje alge sintetiziraju. Alge izvlače vodu i minerale iz hifa gljiva. Gljive lišajeva se ne nalaze u slobodnom stanju i sposobne su formirati simbiotski organizam samo s određenom vrstom algi.
Više biljke takođe ulaze u obostrano korisne odnose sa gljivama. Mnoge trave i drveće se normalno razvijaju samo kada gljive na tlu koloniziraju svoje korijenje. Nastaje takozvana mikoriza: korijenske dlake na korijenu biljke se ne razvijaju, a micelij gljivice prodire u korijen. Biljke iz gljive primaju vodu i mineralne soli, a gljive zauzvrat primaju ugljikohidrate i druge organske tvari.
2. Saradnja- obostrano koristan suživot predstavnika različitih vrsta, koji je, međutim, obavezan. Na primjer, rak pustinjak i meki koralj morske anemone.
3. Komensalizam(drugarstvo) - odnos u kojem jedna vrsta ima koristi, a druga je indiferentna. Na primjer, šakali i hijene, koji jedu ostatke hrane od velikih grabežljivaca - lavova; riblji piloti.

Pitanje 3. Koji je evolucijski značaj simbioze?
Simbiotski odnosi omogućavaju organizmima da najpotpunije i najefikasnije ovladaju svojim staništem; oni su najvažnije komponente prirodne selekcije uključene u proces divergencije vrsta.

Simbioza je koegzistencija vrsta koje imaju obostranu korist.

Mutualizam je međuzavisna, obostrano korisna kohabitacija različitih vrsta.

Foreza je slučajno, evolucijski nefiksirano prenošenje jednog organizma drugim.

Komensalizam – jedan od organizama koristi hranu kako bi zaštitio drugog, a da mu ne ošteti.

< Синойтия – совместный дом (рак отшельник – нереида).

< Эпойтия – временное прикрепление одного организма к другому (прилипала – акула).

< Паройтия – параллельной существование двух видов, слабого около сильного (мальки рыб – медузы).

< Энтойтия – временное проживание организма одного вида в другом без причинения вреда.

Ponovljeni, slučajni ulazak larvalnih oblika u probavni trakt.

Preliminarna adaptacija u drugom organizmu.

Povećanje broja izvora napajanja.

Predation

Promjena instinkta polaganja jaja.

Živjeti u probavnom sistemu.

Fabric

Šupljina

Intradermalno

Cellular

Trajno - cijeli život (uši).

Privremeni (komarac).

po načinu života:

Slobodan život

2). Netačno - slučajno uđe u živi organizam.

3). Fakultativno - slobodnog života.

po poreklu:

Zarazno

Invazivno

Prema dejstvu na organizam domaćina:

Patogena

Nepatogeni

Životna sredina 1. reda – organizam domaćina.

Okruženje 2. reda – okruženje u kojem živi vlasnik.

Simbiocenoza je ukupnost svih živih organizama i organizma domaćina.

Nosilac je organizam u kojem se pohranjuju i ispuštaju u okoliš uzročnici zaraznih bolesti.

Vrste domaćina:

Konačni - organizam u kojem živi spolno zreo oblik ili jedinka koja se spolno razmnožava.

Dodatni - 2,3 i svi naredni srednji domaćini.

Principi interakcije:

Tijelo domaćina reagira imunološkim odgovorom.

Po prirodi patogena:

Infektivni (virusi, bakterije, gljivice).

Invazivne - životinje.

Po distribuciji:

Sveprisutan.

Prirodno žarišne bolesti su bolesti koje su rasprostranjene na određenom području, sa određenim klimatskim faktorima i biogeocenozama. Patogeni kruže od jedne životinje do druge.

Prema načinu prenošenja patogena:

Kapljicama u vazduhu.

Ishrana – kroz usta.

Perkutano - kroz kožu.

Transovarijalni

Prenosivo - preko nosača.

U zavisnosti od organizma domaćina:

Antroponoze

Zoonoze

Antropozoonoze

183. Vrsta protozoa (Protozoa).

Protozoe su rasprostranjene širom planete i žive u različitim sredinama. Mnoge protozoe su se prilagodile životu u tijelu drugih organizama. Ovo uključuje organizme čije se tijelo sastoji od citoplazme i jednog ili više jezgara. Protozojska stanica je samostalna jedinka koja obavlja sve funkcije cijelog organizma. Većina protozoa ima mikroskopske veličine od 3 do 150 mikrona. Dijelovi tijela protozoa koji obavljaju različite funkcije nazivaju se organele. Postoje organele od opšteg značaja, karakteristične za bilo koju ćeliju (mitohondrije, centrosomi, ribozomi, itd.), a od posebnog su značaja za obavljanje vitalnih funkcija pojedinih vrsta jednoćelijskih organizama. Organele kretanja su pseudopodije, bičevi i cilije. Probavne organele su digestivne vakuole. Mnoge protozoe imaju egzoskelet u obliku školjke. Karakteristično je prolazak složenih razvojnih ciklusa. Mnoge protozoe formiraju ciste pod nepovoljnim uslovima. Kada su ciste izložene povoljnim uslovima, transformišu se u vegetativni oblik. Ishrana se javlja na različite načine. Neki unose hranu fagocitozom. Ponekad se organske supstance apsorbuju osmotski. Neki su sposobni za fotosintezu.

Klasa Flagellati (Flagellata)

Klasa Sarkodina

Klasa Sporozoa

Klasa trepavica (Infusoria)

Oralna ameba (Entamoeba gingivalis) - hrani se bakterijama, leukocitima i crvenim krvnim zrncima.

Crijevna ameba (Entamoeba coli) - hrani se bakterijama, gljivicama i krvnim stanicama.

Dizenterična ameba (Entamoeba histolytica).

Uzročnik amebijaze. U crevima čoveka javlja se u tri oblika: 1) veliki vegetativni (forma magna); 2) mali vegetativni (forma minuta); 3) cista. Karakteristična karakteristika cista je prisustvo 4 jezgra. Veličina cista je od 8 do 16 mikrona. Ameba može ući u ljudsko crijevo u fazi ciste. Ovdje se školjka ciste rastvara i iz nje izlaze 4 male amebe (forma minuta). Njihov prečnik je 12-25 mikrona. Ovaj oblik živi u sadržaju crijeva. Hrani se bakterijama. Ne uzrokuje štetu po zdravlje. Ako uslovi nisu povoljni za prelazak u tkivni oblik, amebe se oslobađaju u spoljašnju sredinu. Ako uslovi pogoduju prelasku u tkivni oblik (forma magna), ameba se povećava na 23 mikrona, ponekad dostižući 50 mikrona, i luči enzime koji otapaju proteine ​​tkiva. Amebe prodiru u tkivo i formiraju čireve koje krvare. Prodirući u krvne žile, može ući u jetru i druge organe, uzrokujući apscese. U periodu slabljenja bolesti, forma magna prelazi u lumen creva, gde prelazi u formu minuta, a zatim u ciste. Ponekad zaražena osoba luči ciste dugi niz godina bez znakova bolesti. Ciste mogu kontaminirati vodu i hranu. Mehanički prenosioci cista mogu biti muhe i žohari.

Dijagnoza se postavlja na osnovu prisustva vegetativnih oblika i karakterističnih cista sa 4 jezgra u fecesu.

Prevencija. Lično – operite ruke, bobice, povrće, prokuhajte vodu. Javnost - identifikacija i liječenje pacijenata. Vaspitno-obrazovni rad.

185. Opšte karakteristike klase flagelata (Flagellata). Trypanosoma. Morfologija, razvojni ciklus, putevi infekcije ljudi. Laboratorijske dijagnostičke metode, prevencija.

Trypanosoma gambiense.

Uzročnik tripanosomijaze. Veličina od 13 do 39 mikrona. Tijelo je zakrivljeno, spljošteno u jednoj ravni, suženo na oba kraja, opremljeno jednim flagelom i valovitom opnom. Hrani se osmotski.Razmnožavanje se odvija uzdužnom podjelom.

Životni ciklus. Uzročnik tripanosomijaze se razvija sa promjenom domaćina. Prvi dio se odvija u probavnom traktu muhe cece, drugi dio u tijelu kičmenjaka.

Kada muva upije krv, tripanosomi ulaze u njen želudac. Ovdje se razmnožavaju i prolaze kroz niz faza. Ujed muve može zaraziti osobu. Za laboratorijsku dijagnostiku ispituje se krv, punkcije limfnih čvorova i likvor.

Prevencija. Lično - uzimanje lijekova koji mogu zaštititi od infekcije od ujeda muhe cece. Javno - uništenje vektora.

Simbioza – čovjek i bakterije: Ljudsko tijelo je također dio ovog međusobno povezanog sistema. Dokaz za to je koliko korisne bakterije rade tiho i neprimjetno u ljudskom probavnom traktu. Ove bakterije pospješuju probavu, formiraju esencijalne vitamine i odbijaju neprijateljske napade. I čovjek im daje sklonište i hranu.

Simbioza – životinje, gljive, bakterije: U životinjskom svijetu takve zajednice također nisu neuobičajene. Na primjer, u višekomornom želucu preživača: krava, ovaca i jelena, prisutne su razne bakterije, gljive i protozoe. Ovi mikroorganizmi razgrađuju celulozu u biljnim vlaknima kako bi ih pretvorili u hranjive tvari. Bakterije su uključene u probavu, a neki insekti koji se hrane vlaknima uključuju bube, žohare, srebrne ribice, termite i ose.

Primjer simbioze su bakterije u tlu: Tlo je takođe puno živih organizama. Bakterije (više od 500 milijardi), gljive (više od 1 milijarde) i višećelijski organizmi - od insekata do crva (do 500 miliona) mogu živjeti u 1 kg zdravog tla. Mnogi organizmi prerađuju organske tvari: životinjski izmet, otpalo lišće i druge. Dušik koji se oslobađa neophodan je biljkama, a ugljenik koji pretvaraju u ugljen dioksid potreban je za fotosintezu.

Biljna simbioza: Grašak, soja, lucerna i djetelina žive u bliskoj saradnji s bakterijama i omogućavaju im da „inficiraju“ korijenski sistem. Na korijenu mahunarki bakterije stvaraju kvržice (bacteroides), gdje se naseljavaju. Zadatak ovih bakteroida je da pretvore dušik u spojeve kako bi ih mahunarke mogle apsorbirati. A bakterije iz mahunarki dobijaju potrebnu hranu.

Gljive ili plijesan su neophodne za život svih stabala, grmova i trava. Ova interakcija pod zemljom pomaže biljkama da apsorbuju vlagu i minerale: fosfor, gvožđe, kalijum itd. A gljive se hrane ugljenim hidratima iz biljaka, jer ne mogu da proizvode svoju hranu zbog nedostatka hlorofila.

Orhideja u većoj mjeri ovisi o gljivama. Da bi vrlo male sjemenke orhideje proklijale u divljini, potrebna je pomoć gljivica. Odrasle biljke orhideja imaju prilično slab korijenski sistem, koji također podržavaju gljive - one čine moćan sistem ishrane. Zauzvrat, gljive primaju vitamine i dušikove spojeve iz orhideje. Ali orhideja kontrolira rast gljivica: čim rastu i prošire se dalje od korijena do stabljike, ona inhibira njihov rast uz pomoć prirodnih fungicida.

Simbioza insekata i biljaka: Još jedan primjer simbioze: pčele i cvijeće. Pčela sakuplja nektar i polen, a cvijetu je potreban polen drugih cvjetova da bi se razmnožavao. Nakon oprašivanja, u cvijetu nema hrane za insekte. Kako će oni znati za ovo? Cvijeće gubi miris, latice otpadaju ili se boja mijenja. I insekti lete na drugo mjesto gdje još uvijek ima hrane za njih.

Zajednica mrava, biljaka, insekata. Nekim mravima biljke pružaju sklonište i hranu. Za to, mravi oprašuju i distribuiraju svoje sjeme, opskrbljuju ih hranjivim tvarima i štite biljke od sisara biljojeda i drugih insekata. Mravi koji se nasele u trnje bagrema spašavaju ga od štetnih biljaka penjačica, uništavaju ih na putu kada „patroliraju“ teritorijom, a bagrem ih tretira slatkim sokom.

Ostale vrste mrava imaju svoje "stočarske farme" za uzgoj lisnih uši. Lisne uši luče slatku rosu kada ih mravi lagano golicaju svojim antenama. Mravi hrane lisne uši, muzu ih za hranu i štite ih. Noću mravi tjeraju lisne uši u svoje gnijezdo radi njihove sigurnosti, a ujutro ih izvode na ispašu mladog, sočnog lišća. U jednom mravinjaku može biti mnogo hiljada "populacija" lisnih uši.

Mravi također mogu uzgajati neke vrste leptira kada su u fazi gusjenice. Primjer simbioze mrava Myrmica i plavih leptira Arion. Leptir ne može da završi svoj životni ciklus bez ovih mrava. Dok su u domu mrava u fazi gusjenice, leptir ih hrani slatkim izlučevinama. I pretvorivši se u leptira, on jednostavno izleti iz mravinjaka zdrav i zdrav.

Primjeri simbioze između ptica i životinja:
Sova dugouha dovodi u svoje gnijezdo zmiju uskih usta sa svojim pilićima. Ali zmija ne dodiruje piliće, igra ulogu živog usisivača - njena hrana u gnijezdu su mravi, muhe, drugi insekti i njihove ličinke. Pilići koji žive s takvim susjedom rastu brže i izdržljiviji su.

A ptica, koja se zove senegalski avdot, nije prijatelj sa zmijom, već sa nilskim krokodilom. I iako krokodili love ptice, avdotka pravi gnijezdo u blizini svoje kvačila i krokodil je ne dira, već tu pticu koristi kao stražara. Kada su im gnijezda u opasnosti, avdotka odmah daje znak, a krokodil odmah žuri da brani svoj dom.

U carstvu morske ribe postoje i "službe čistoće", u kojima rade čistiji škampi i šareni gobiji. Čiste ribu od vanjskih bakterija i gljivica, uklanjaju oštećeno i oboljelo tkivo, kao i prilijepljene ljuskare. Velike ribe ponekad opslužuje cijeli tim takvih čistača.

Simbioza gljiva i algi. Na deblima drveća ili na kamenju, na leđima živih insekata, možete vidjeti sive ili zelene izrasline koje se nazivaju lišajevi. A postoji oko 20 hiljada vrsta. Šta je lišaj? Ovo nije jedan organizam, kako se može činiti, to je obostrano korisno partnerstvo između gljive i alge.

Šta im je zajedničko? Budući da gljive ne proizvode vlastitu hranu, one zapliću alge svojim mikroskopskim nitima i upijaju šećere koje proizvode fotosintezom. A alge dobijaju potrebnu vlagu od gljiva, kao i zaštitu od užarenog sunca.

Simbioza algi i polipa. Koraljni grebeni su čudo simbioze između algi i polipa. Alge u potpunosti prekrivaju polipe, čineći ih posebno šarenim. Alge često teže 3 puta više od polipa. Stoga se koralji mogu klasificirati kao biljke, a ne kao životinje. Fotosintezom alge proizvode organske tvari, od kojih 98% daju polipima, koji se njima hrane i grade krečnjački skelet koji stvara greben.

Za alge ova simbioza ima dvostruku korist. Prvo, otpadni proizvodi polipa: ugljični dioksid, dušikovi spojevi i fosfati služe im kao hrana. Drugo, jak vapnenački skelet ih štiti. Budući da alge zahtijevaju sunčevu svjetlost, koralni grebeni rastu u čistim, suncem obasjanim vodama.

Dakle, razumijemo da je mutualizam, jedan od glavnih tipova simbioze, raširen oblik uzajamno korisne kohabitacije, kada postojanje svakog od njih ovisi o obaveznom prisustvu partnera. Iako se svaki partner ponaša sebično, veza im postaje korisna ako su koristi veće od troškova potrebnih za održavanje veze.