Кто с кем дружит в природе, или Причуды симбиоза

Совместное проживание, кооперация и сотрудничество! Что может быть лучше в отношениях с соседями по планете? Вот именно так и нужно жить каждому из нас! Мы же всё время с кем-то воюем! То с ближними соседями, то с дальними… Зачем? А вот вечная природа даёт нам совершенно иные примеры. Там все стараются дружить со всеми. К примеру, обычный ленивец из лесов Южной Америки представляет собой целую экосистему, с тысячами организмов, живущими внутри него и снаружи. Причем они отнюдь не паразиты, а настоящие друзья, помогают жить этому чудесному медлительному зверю. И так – во многих, многих случаях, своего благополучия животные и растения достигают только сообща, вместе!

В природе известны три формы симбиоза – мутуализм, комменсализм и паразитизм. И мы расскажем вам о каждом из них.

Мутуализм

Мутуализм – форма симбиоза, при которой два разных вида сливаются воедино, сохраняя свои видовые особенности. Они обязательно должны участвовать в совместной кооперации, и каждый из них получает относительно равную пользу. При этом партнёры, как правило, не могут существовать друг без друга. Взаимовыгодные связи нередко формируются на основе поведенческих реакций, например, у птиц, совмещающих собственное питание с распространением семян. Иногда виды-мутуалисты вступают в тесное физическое взаимодействие – как при образовании микоризы (грибокорня) между грибами и корнями растений.

Тесный контакт видов-мутуалистов стимулирует их совместную эволюцию. Характерным примером служат взаимные приспособления, которые сформировались у цветковых растений и их опылителей. Часто виды-мутуалисты совместно расселяются и совместно эволюционируют!

Типичный пример мутуализма – отношения термитов и жгутиковых простейших, обитающих в их кишечнике. Термиты питаются древесиной, однако у них нет ферментов для переваривания целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают такие ферменты и переводят клетчатку в сахара, которые термиты уже способны усваивать. Без жгутиконосцев – симбионтов – термиты погибли бы от голода. Сами же жгутиконосцы помимо благоприятного микроклимата получают в кишечнике своих друзей-хозяев пищу и условия для размножения.

Много примеров мутуализма есть и в жизни растений.

Зарождение жизни

В кислотных, мелких океанах

Грядущей жизни ипостась,

В подводных выбросах вулканных

Преджизнь впервые родилась.

След вёл в Архей. Там в тёплых водах,

Всей жизни укрепляя тыл,

Прокариотами в природе,

Освоен фотосинтез был.

Юрий Бахарев

Симбиоз сыграл огромную роль на заре жизни, когда в безбрежном и тёплом Мировом океане появились первые живые создания – археи и бактерии. Как известно, в первые 2 млрд лет Землю населяли только простые, примитивные создания, которых учёные называют прокариоты. В отличие от эукариот, сложных клеток, из которых состоим и мы с вами, это более просто устроенные клетки. У них нет ядра, митохондрий, нет других внутриклеточных структур, окружённых мембранами. Все прокариоты – это бактерии и археи.

Ясно, что они просто не могли обойтись без взаимодействия друг с другом. Впрочем, не могут и сейчас. В архейскую и протерозойскую эры основной формой жизни были микробные сообщества, так называемые бактериальные маты. В некоторых экстремальных местах обитания планеты они сохранились и по сей день. Такой бактериальный мат похож на многослойный коврик. Его верхний слой образуют фотосинтезирующие бактерии (обычно цианобактерии), которые выделяют кислород и производят органику. Под ними расположен слой, образуемый пурпурными бактериями, – они тоже «фотосинтезируют», но используют при фотосинтезе в качестве донора электрона не воду, а сероводород и выделяют не кислород, а серу и сульфаты. Там же живут бактерии, использующие кислород для разложения органики. Благодаря их деятельности кислород не проникает в нижний слой бактериального мата – анаэробный слой, где кислорода почти нет.

Этот анаэробный слой чёрного цвета населён бродильщиками, вызывающими брожение органики (её ферментативное разложение в отсутствие кислорода). Побочный продукт их обмена веществ – молекулярный водород, который другие обитатели нижнего слоя бактериальных матов – сульфат-редукторы – используют для восстановления сульфатов, выделенных пурпурными бактериями. В результате образуется сероводород, необходимый пурпурным бактериям. Получается замкнутый химический цикл, в котором участвуют как минимум три компонента – три разные группы микроорганизмов. Все вместе они напоминают единый организм – отдельные его части не могут существовать друг без друга (а если и могут, то растут гораздо хуже).