სიმბიოზი: ეს გართულებულია

მრავალი ორგანიზმი ჩაკეტილია ურთიერთმიმართებულ ურთიერთობებში მიკრობებთან, რომლებიც მათ შიგნით ცხოვრობენ. ზოგჯერ ეს რეზიდენტი მიკრობები თავად უმასპინძლებენ უმცირეს სტუმრებსაც კი.

ხელოვნება: ნატალია ზჰანი

გსმენიათ ტროპიკული პანიკის ბალახის, aka dichanthelium lanuginosum? Ალბათ არა. თუ თქვენ მოინახულეთ Yellowstone ეროვნული პარკი ამერიკის დასავლეთში, თქვენ შეიძლება გინახავთ მისი wispy fronds tufting გარეთ scorching ტალახის პარკის geyser აუზების, გეოთერმული წყაროები ან ტალახის ქოთნები. ბალახის სახელი თავის მწყურვალე ტემპერამენტს მიანიშნებს: ის ერთ – ერთი ძალიან ცოტა მცენარეა, რომელსაც შეუძლია გადარჩეს პარკის აალებადი გეოთერმული ნიადაგები.

პასუხი, თუ რატომ დევს სინბიოზის კონცეფცია.

კარგი, რა არის "სიმბიოზი"?

1870-იანი წლების ბოლოს, გერმანელმა მეცნიერებმა ალბერტ ფრანკმა და ჰაინრიხ ანტონ დე ბარმა ბიოლოგიას ტერმინი ”სიმბიოზი” დაასახელეს. ბერძნულიდან ”ერთად” და ”ცხოვრებისთვის” იყო ორგანიზმებს შორის ახლად გამოვლენილი სახის ურთიერთობის აღწერა. მეცნიერების მიერ აღმოჩენილი ლიქენი, ფაქტობრივად, შედგება სოკოებისა და წყალმცენარეებისგან, ინტიმური და ურთიერთსასარგებლო კავშირში. წყალმცენარეები იყენებენ მზის შუქს სოკოების საკვების შესაქმნელად, ხოლო სოკოები გვთავაზობენ მინერალებს, წყალს და თავშესაფარს. ეს აღმოჩნდა რევოლუციური აღმოჩენა.

საუკუნეზე მეტი ხნის შემდეგ, სიმბიოზი აღმოაჩინეს, რომ მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ თითქმის ყველა ორგანიზმის განვითარებასა და გადარჩენაში. ადამიანები, ცხოველები, მცენარეები, მარჯანი და მწერები ყველაფერზე დიდ გავლენას ახდენენ მიკრობებზე, რაც, თავის მხრივ, მათ მასპინძლებზეა დამოკიდებული. განვიხილოთ ნაწლავის ბაქტერიები, რომლებიც ხელს უწყობენ ადამიანის და ცხოველების ჯანმრთელობას, წყალმცენარეებს, რომლებიც ენერგიას ახდენენ მარჯნის რიფებში, ან მიტოქონდრიებში, რაც ჩვენს უჯრედებს აწარმოებს. გამოდის, რომ მიკრობიუმთან ეს ურთიერთობა და ურთიერთობა აუცილებელია დედამიწაზე სიცოცხლისთვის. ისინი იმდენად უნივერსალური და გადამწყვეტია, რომ სინამდვილეში, მიმდინარე წლის დასაწყისში, ზოგიერთმა მეცნიერმა მოუწოდა დარვინის სიცოცხლის ხის საბითუმო გადასაღებად, რომ მათ გაითვალისწინებინათ.

"რუსული თოჯინა" სიმბიოზი

იმის გაგება, თუ რამდენად რთულადაა შესაძლებელი მიკრობებით გამოწვეული სიმბიოზის მიღება, ეს ხელს შეუწყობს ეგრეთ წოდებულ რუსულ თოჯინების სიმბოლოდ გადახედვას. ისევე, როგორც ნათლად შეღებილი ხალხური ხელოვნების ფიგურები, რომელთა სახელწოდებაც აქვთ მათ, ამ ორგანიზაციებში ორგანიზმები ერთნაირად ჯდება მრავალფეროვანსა და სხვა სახეობებში, რომლებიც ზოგჯერ ცნობილია როგორც ენთოსმიბიოზი. მწერების ან მცენარის მასპინძლის შემადგენლობაში შედის სოკო, ვირუსი ან ბაქტერია, რომელიც, თავის მხრივ, იწვევს სხვა სოკოებს, ვირუსს ან ბაქტერიას, და სამი თანამშრომლობს მათი თანაცხოვრების უზრუნველსაყოფად. ამ კომპლიმენტურ ჩურჩხელებს შეიძლება ერთად იმუშაონ, რომ მასპინძელმა საშუალება მისცეს გარკვეული მეტაბოლური საკვების მეტაბოლიზაცია, მაგალითად, ხერხემლიან სისხლში ან მცენარის წიწილში ან ხისგან, ან მათ შეიძლება დაეხმარონ მასპინძელს აგრესორებისგან დაცვაში, ან უზრუნველყონ გადარჩენის გარკვეული უპირატესობა ექსტრემალურ გარემოში.

ბალახი, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს ახლო დუღილის ტემპერატურას?

მიიღეთ პანიკური ბალახები, რომლებსაც უყვართ ყვავილოვანი ნიადაგი Yellowstone Park– ში. მეცნიერებმა დიდი ხანია იციან, რომ ენდოფიზური სოკოები იზრდება ბალახის შიგნით და რომ ერთად ბალახი და სოკოები 149 გრადუსზე მეტი ფარენჰეიტის ტემპერატურას წინააღმდეგობას უწევენ. მარტო ორგანიზმი ვერ იტანს სითბოს: მათ არ შეუძლიათ 100 გრადუსზე მეტი სიცოცხლის ხანგრძლივობა. 2006 წელს NIH- ის მიერ დაფინანსებულმა მეცნიერებმა დაადგინეს ვირუსი, რომელიც ცხოვრობს ამ სოკოების შიგნით. ის, რაც ორ პარტნიორს შორის უვადო ქორწინებას ჰგავდა, სინამდვილეში ერთგვარი პოლიგამიურობა იყო. როდესაც ვირუსი აღმოიფხვრა, სოკოებმა და ბალახმა დაკარგეს სითბოს წინააღმდეგობა. როდესაც ვირუსი ხელახლა დაინერგა, სითბოს წინააღმდეგობა დაუბრუნდა. ზუსტი ნაწილი, რომელსაც ვირუსი თამაშობს ამ ურთიერთობაში, ბოლომდე არ არის გასაგები, მაგრამ მკვლევარების აზრით, შესაძლოა ჩართული იყოს ოსმოპროტექტორები, როგორიცაა ტრჰალოზა, გლიცინი ბეტაინი და ტაურინი, რომლებიც ორგანიზმებს ეხმარებიან გადარჩეს სითხის უკიდურესი დისბალანსით. პიგმენტი, რომელსაც მელანინი ეწოდება, რომელიც ნათქვამია, რომ აძლიერებს კლდეში მყოფი სოკოების სტრესულ ტოლერანტობას და ასევე შეიძლება ჰქონდეს როლი სითბოს შოკის ცილებმაც.

ბაქტერიების მბრუნავი მსახიობი დაეხმარა Mealy Bugs Survive- ზე დაბალი მკვებავი დიეტის დროს

ზოგჯერ, ამ სამჯერ შეთანხმებულ პარტნიორებს, თუმცა ტექნიკურად არ შეუძლიათ ერთმანეთის გარეშე ცხოვრება, აქვთ ვალდებულების საკითხი. მაგალითად, საჭმლის საჭმელების უმეტესობა შეიცავს სხვა ბაქტერიებს შორის ბაქტერიებს, რომლებიც თანამშრომლობენ გარკვეული აუცილებელი საკვები ნივთიერებების წარმოებაში. მაგალითად, მასპინძელი და მისი შინაგანი მაცხოვრებლები თითოეულს შეიცავს ერთი ან მეტი იმ ცხრა გენისგან, რომელიც საჭიროა აუცილებელი ამინომჟავის წარმოქმნით, სახელწოდებით ფენილალანინი, რომლის გარეშეც კვებაგამკვლევი ვერ იარსებებდა თავის ტიპიურ მკვებავ დიეტაზე. ზოგი მკვლევარი ვარაუდობს, რომ თანმიმდევრულებმა უნდა გადაიტანონ მეტაბოლიტები მათ შორის, ამინომჟავის სინთეზის დასრულების მიზნით. და მაინც, რა სპეციფიკური ბაქტერიები არიან პარტნიორებთან ერთად საჭმლის საჭმელთან ერთად, დროთა განმავლობაში და სახეობებშიც გადავიდა. მიუხედავად იმისა, რომ გარეთა ბაქტერია - ხარვეზი, რომელსაც Tremblaya უწოდებენ - მუდმივი შენარჩუნების ტენდენციაა, შინაგანი პირადობის თვითმყოფადობა ძალზე ცვალებადია. (თუმცა ყოველთვის ერთი შრატისგან არის ცნობილი, როგორც Sodalis.) მეცნიერებმა ეს იციან იმიტომ, რომ მრავალი საჭმლის საჭმელი დამოკიდებულია არა მხოლოდ მათი ამჟამინდელი მაცხოვრებლების დნმ-ზე - ისინი ასევე შეიცავს ბაქტერიების დნმ-ს, რომელიც მათში აღარ ცხოვრობს - მოპარული დნმ მათ ეხმარება. ნუტრიენტები, რომლებსაც მისი ამჟამინდელი მაცხოვრებლები არ შეუძლიათ. მაგრამ რამდენად ზუსტად ხდება ეს ბაქტერიების და მისი დნმ – ის შინაარსიდან გადატანა და გადანაცვლება, ჯერ არ არის გასაგები.

მიუხედავად იმისა, რომ პარტნიორების ნაწილი სამმაგ შეთანხმებებში კოლონიზაციას უწევს მასპინძლებს გარემოს მეშვეობით ან ინტეგრირდება მასპინძელ დნმ-ში - როგორც ეს ჩვენ ვიხილეთ საკინძავებთან - სხვები გადადიან სოციალურად, ერთი მასპინძლიდან მეორეზე, ან იყოფა მასპინძელ უჯრედთან ერთად. ბოლო ორ საშუალებას იყენებენ ტერმიტები, რომელთა ნაწლავის სიმსივნეებიც - ამoeბას მსგავსი პროტესტი - თავის მხრივ, შეიცავს საკუთარ ბაქტერიულ სიმბოებს. ერთად, ბაქტერიები და პროტესტები მუშაობენ იმისთვის, რომ ტერმინმა ხის მონელება მოახდინოს. მიუხედავად იმისა, რომ ნაწლავის პროტეინების უმეტესობა იკარგება ყოველ ჯერზე ტერმიტის მოლეკულები - რაც იზრდება სამჯერ, ვიდრე მისი მომწიფება - პროტისტები იბრუნება ტერმიტის კოლონიის წევრებს შორის საკვების ან სითხეების გადაცემის დროს. (ტერმიტები და სხვა სოციალური მწერები ჩვეულებრივ მონაწილეობენ რეგურტირებული თხევადი საკვების გაცვლის პროცესში, პროცესი, რომელსაც ეწოდება ტროფილაქსია.) ამავდროულად, ბაქტერიული ენდოსიმბიონებიც იყოფა ყოველ ჯერზე ტერმინების პროტესტის გაყოფას და ამზადებენ საკუთარ თავს.

რას ნიშნავს ეს ყველაფერი?

როგორ ვითარდებოდა ეს რუსული თოჯინების შეთანხმებები? ეს საკითხი კითხვის ნიშნის ქვეშ დგება მეცნიერებს ჯერ კიდევ გაუგებარია, მაგრამ მინიმუმ ტერმიტისა და მისი სიმბოლოდ, პროცესი, როგორც ჩანს, მოხდა მაშინ, როდესაც სახეობა კვლავ ვითარდებოდა მისი ახლანდელი ფორმით. 2007 წელს მოლეკულურ ეკოლოგიაში გამოქვეყნებულ ნაშრომში, მეცნიერთა საერთაშორისო გუნდმა აღწერა ტერმინტებს, პროტესტს და ბაქტერიებს შორის კოპეზაციის პროცესი, რომელიც დაფუძნებულია გენეტიკურ ანალიზზე. ეს იყო კო-სპექციის პირველი გამოკვლევა მრავალ სახეობის სიმბიოზში.

მრავალ სახეობის სიმბიოზები შეიძლება აღმოჩნდეს უფრო გავრცელებული, ვიდრე ვხვდებით. შარშან, მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ლიქენების უმეტესობა შეიცავს ორ სოკოს და არა ერთს. ეს საინტერესოა იმის გათვალისწინებით, რომ ლიქენებმა დაიწყეს ურთიერთსასარგებლო ალიანსების შესწავლა.

I Contain მრავალფეროვნება არის მრავალპროფილიანი ვიდეო სერია, რომელიც ეძღვნება მიკრობიუმის მშვენიერი, ფარული სამყაროს შესწავლას. სერიალს მასპინძლობს მეცნიერი მწერალი ედ იონგი, ხოლო დამზადებულია HHMI Tangled Bank Studios– ით 608 ოთახთან ერთად.