Symbiose

Die Symbiose (griechisches σύν SYN- Set und βίος bios, Leben ) ist eine intime Kombination , die zwischen zwei heterogenen Organisationen besteht . Die beteiligten Organismen sind als Symbionten oder Symbionten (Anglizismus) qualifiziert; Der größere kann als Host bezeichnet werden . Die Dauerhaftigkeit der Assoziation ist relativ und deckt einen wesentlichen Teil der Lebensdauer mindestens eines der beiden Organismen ab. Symbiose impliziert meistens eine wechselseitige Beziehung , in der die beiden Organismen von der Assoziation profitieren, aber die Etymologie impliziert, dass die beiden Partner "zusammenleben", so dass die Symbiose parasitär sein kann und sich gegenseitig zugute kommt der andere, sogar Kommensalist , das heißt, was für einen Organismus von Vorteil ist, für den anderen jedoch neutral.

Als fruchtbares Forschungsgebiet ist es Gegenstand einer wissenschaftlichen Disziplin , der Symbiologie, die versucht, das gesamte Spektrum der Wechselwirkungen zwischen Organismen zu verstehen . Der Symbiologe untersucht diese Wechselwirkungen.

Ursprung

1877 schlug der deutsche Biologe Albert Bernhard Frank den Begriff "  Symbiotismus  " vor, den die Wissenschaft nach und nach von Anton de Bary akzeptierte , der 1879 die umfassendste Definition von Symbiose gab, indem er die Stadien von dann unter dem Mikroskop untersuchte Wachstum und Vermehrung von Flechten sowie deren Anpassungsfähigkeit, die ihr Überleben im Winter ermöglicht. Dieser Begriff definierte das Wort Symbiose als das Leben in Verbindung (Begriff der biologischen Interaktion ) verschiedener Arten und schloss daher Parasitismus ein .

Seit mehr als 130 Jahren führt der Begriff Symbiose zu Missverständnissen und Verwirrung unter Biologen . Der erste Grund dafür ist der Gegensatz zwischen der Definition nach de Bary und der restriktiven Definition, die die Symbiose als eine Interaktion betrachtet, die für beide Parteien notwendigerweise von Vorteil ist. Der zweite Grund ist die Verwendung einer Vielzahl unterschiedlicher Begriffe, um jede Art von Interaktion und ihre Auswirkungen für jede der Parteien genau zu definieren, was nur zur anfänglichen Verwirrung beiträgt.

Es scheint jedoch, dass die restriktive Definition derzeit tendenziell verschwindet und durch die Definition nach de Bary ersetzt wird. Laut einer Studie aus dem Jahr 2012 ist die Verwendung der restriktiven Definition fast aus der Literatur verschwunden, und Fachleute, die die Verwendung des Begriffs vermieden haben, können zumindest Barys Definition ohne Angst vor Kritik verwenden, obwohl einige Verwirrung bestehen bleibt, insbesondere hinsichtlich der Intimität und Nachhaltigkeit symbiotischer Interaktionen .

Beispiele für wechselseitige Symbiosen

Endosymbiose

Wir sprechen von Endosymbiose, wenn einer der Partner in den Zellen seines Wirts lebt oder wenn die Organe der Symbionten in enger Beziehung zueinander stehen.

• Die Flechten sind eine symbiotische Assoziation zwischen einer photosynthetischen einzelligen Alge (Photosymbiote) und einem Pilz (Mycosymbiote): Seetang hat einen Vorrat an Wasser und Mineralsalzen und ein Häuschen; Der heterotrophe Pilz profitiert von der Glukose, die für sein Wachstum erforderlich ist, das die Algen durch Photosynthese produzieren .
• Die mycophycobiose , die aus einer aus Ascomyceten innerhalb einer der sich Alge .
• Von Endosymbiosen von Eukaryoten existieren beispielsweise die 1992 entdeckten Algen Coccomyxa in den Zellen von Ginkgo biloba .
• Die Assoziation zwischen Zooxanthellen ( Dinoflagellaten ) und Nesseltieren ( Seeanemonen , Korallen ).
• Die meisten Hülsenfrüchte können eine Symbiose mit Bakterien vom Rhizobium- Typ erreichen . Diese fangen Luftstickstoff ein und stellen ihn der Pflanze zur Verfügung.
• Photosynthetische Algen leben in Symbiose in den Zellen des Salamanders Ambystoma maculatum und umgeben dessen Eier (einzigartiger Fall bei Wirbeltieren mit intrazellulärer Symbiose mit einer Alge).
• In den Ökosystemen der schwarzen Raucher basiert die Primärproduktion auf der Chemosynthese von Bakterien, die in Symbiose mit Muscheln oder Pompei-Würmern und Röhrenwürmern leben.

Assoziation im Verdauungstrakt

• Der menschliche Darm enthält zwischen 1000 und 1150 Bakterienarten wie Escherichia coli  ; Diese Mikroflora repräsentiert bei Erwachsenen mehr als ein Kilogramm Biomasse. Sie spielen eine günstige Rolle bei der Verdauung, bei der Regulierung des Immunsystems und verhindern die Besiedlung durch pathogene Organismen.
• Die Kuh hat symbiotische Bakterien im Magen , die Cellulose verdauen können.

Obligatorische Assoziation zwischen verschiedenen Personen

• Die Acacia cornigera , Baum myrmécophile kann mit einer Kolonie von überleben Ameisen .
• Die natürlich hohlen Zweige der Barteria bieten eine Ameisenart, die Tetraponera , unvergleichlichen Komfort. Der Baum bietet Ameisen nicht nur Schutz, sondern auch einen Tisch, der permanent mit den Rändern seiner Blätter ausgestattet ist, die mit Nektardrüsen übersät sind, die sie den ganzen Tag sammeln. Im Gegenzug für die erbrachten Leistungen greifen die Ameisen Organismen an, die den Baum schädigen könnten. In der Tat haben die Tetraponera am Ende ihres Bauches einen giftigen Stachel und beseitigen die Lianen und Flechten, die ihren Baum stören.
• Die Termiten sind Insekten, die Holz fressen. Sie können Cellulose jedoch nicht vollständig alleine verdauen. Der vollständige Abbau von Cellulose erfolgt dank der je nach Art unterschiedlichen symbiotischen Assoziation zwischen Termiten und Mikroorganismen: Endosymbiose Tetrapartit mit Protisten, Bakterien und Archaeen oder Pilzkultur in Termitenhügeln.
• Die Mykorrhiza ist eine Symbiose zwischen den Wurzeln einer Pflanze und einem Pilz.

Endosymbiose und Organellen

Genaue Analysen der anatomischen, biochemischen und phylogenetischen Ultrastruktur bestimmter Organellen, aus denen eukaryotische Zellen bestehen, zeigen, dass Mitochondrien und Chloroplasten ursprünglich Prokaryoten sind, die zu Endosymbionten eukaryotischer Zellen geworden sind. Ihr Vorhandensein resultiert aus der Endosymbiose archaischer Bakterien während der Evolution.

Der Beweis

• Mitochondrien und Chloroplasten haben DNA, die die von ihnen benötigten Zeichen codiert und nur dort exprimiert werden kann.
• Der genetische Code ist zwischen einem Eukaryoten und einem Prokaryoten nicht ganz gleich . Die Codes, die zur Transkription der Chloroplasten- und Mitochondriengene verwendet werden, sind denen von Prokaryoten näher als denen von Eukaryoten.
• Die Ribosomen Chloroplasten und Mitochondrien sind phylogenetisch näher an denen von Prokaryoten und Eukaryoten als diejenigen ihrer rRNA, die einen anderen Ursprung haben.
• Die Hüllstruktur der beiden Organellen deutet auf eine Phagozytose einer prokaryotischen Zelle hin . Diese Hypothese wird durch die Struktur der inneren Membran (die die Plasmamembran des Prokaryoten sein sollte) bestätigt, die der eines Bakteriums sehr nahe kommt. Es ist auch reich an Protein, das für die Plasmamembranen von Prokaryoten charakteristisch ist .

Symbiotische Evolutionstheorien

Laut der Biologin Lynn Margulis , die für ihre Arbeit zur Endosymbiose bekannt ist, ist Symbiose ein Schlüsselfaktor für die Evolution von Arten. Sie betrachtet die auf Wettbewerb basierende darwinistische Theorie als unvollständig und behauptet, dass sich die Evolution im Gegenteil an Phänomenen der Zusammenarbeit , Interaktion und gegenseitigen Abhängigkeit zwischen lebenden Organismen orientiert.

Auf allen Ebenen der lebendigen Organisation nur und überleben Assoziationen mit wechselseitigen und gemeinsamen Vor- und Nachteilen.

Der Ursprung von mehrzelligen Organismen könnte daher symbiotischen Ursprungs sein: Kolonien von einzelligen Organismen würden schließlich permanente Ansammlungen (einen mehrzelligen Organismus ) bilden, auf die sich jede Zelle spezialisiert hat. Diese Idee ist relativ alt, wir finden sie zum Beispiel in der Gastraea-Hypothese von Ernst Haeckel .

Nach der Hypothese der Endosymbiose würden die Chloroplasten von Pflanzen oder Mitochondrien von Eukaryoten von symbiotischen Bakterien stammen. Die Zelle ist eine modulare Endosyncenose, die durch Nebeneinander und Ineinandergreifen von Partnern entstanden ist, die untrennbar geworden sind, zuerst der Kern, dann die anderen Organellen.

Anmerkungen und Referenzen

1. Albert-Bernhardt Frank, Über die wirklichen Verhältnisse des Thallus rechten Krustenflechten , Beiträge zur Biologie der Pflanzen, II, 1877, pp.   123-200
2. Anton de Bary, "  De la Symbiose  ", Revue internationale des Sciences , t.  III,1879, p.  301-309 ( online lesen ).
3. Olivier Perru, "Die  Ursprünge der Symbioseforschung um 1868-1883  ", Revue d'histoire des Sciences , t.  59, n o  1,2006, p.  7.
4. "  das Zusammenleben ungleichnamiger Organismen  ", verschiedene Organismen leben zusammen .
5. Anton de Bary, De la Symbiose , Revue internationale des Sciences, III, 1879, pp.  301-309
6. (en) Bradford D. Martin und Ernest Schwab , „  Aktuelle Verwendung von Symbiose und zugehöriger Terminologie  “ , International Journal of Biology , vol.  5, n o  1,29. November 2012, p.  32 ( ISSN  1916-968X , DOI  10.5539 / ijb.v5n1p32 , online gelesen , abgerufen am 17. November 2016 )
7. Bradford D. Martin und Ernest Schwab , „  Symbiose: Zusammenleben im Chaos  “, ResearchGate , vol.  4, n o  4,1 st Dezember 2012( ISSN  0149-6700 , online gelesen , abgerufen am 17. November 2016 )
8. Claire Peltier, „  Ein photosynthetischer Salamander: Unbekannt!  » , Über Futura-Wissenschaften ,3. August 2010(abgerufen am 3. August 2010 )
9. Ein durch metagenomische Sequenzierung erstellter mikrobieller menschlichen Darm Nature 464, 59-65 (4. März 2010)
10. Evolution durch Assoziation. Eine Geschichte der Symbiose. (1994) Jann SAPP, Oxford University Press, New York, Oxford, 255 S. ( ISBN  0-19-508821-2 )
11. Streaming und Perkolation: eine neue "Systemtheorie" der Evolution
12. [1] 6. Europäischer Kongress für SYSTEMS SCIENCE (19. September 2005), Paris.

Siehe auch

Literaturverzeichnis

• (en) Ed Yong , ich enthalte eine Vielzahl. Die Mikroben in uns und eine großartigere Sicht auf das Leben , Random House ,2016368  p. ( online lesen )Buch, das eine Bestandsaufnahme der Tiersymbiose vornimmt
• (en) Naveen Kumar Arora, Symbiose der Pflanzenmikroben. Grundlagen und Fortschritte , Springer Science & Business Media,2013459  p. ( online lesen )
• Marc-André Selosse , Symbiose: Strukturen und Funktionen, ökologische und evolutionäre Rolle , Vuibert ,2000154  p.