Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Симбиотические бактерии - это бактерии, живущие в симбиозе с другим организмом или друг с другом. Например, зоамастогопера , обнаруженный в желудке термитов, позволяет им переваривать целлюлозу .

Определение [ править ]

Впервые симбиоз был определен Марко де Бари в 1869 году в работе под названием «Die Erscheinung der Symbiose» [1], в которой он определил этот термин как «а именно совместное проживание паразита и хозяина». Определение симбиоза эволюционировало, чтобы охватывать устойчивые отношения между двумя или более разными организмами [2] «на протяжении значительной части жизни хозяина». [3]

Термины, связанные с "симбиозом" [ править ]

С термином «симбиоз» связаны термины: мутуализм, комменсализм, паразитизм и аменсализм. [4] Это может определять или ограничивать тип «совместного проживания» двух организмов, будь то растения, животные, простейшие или бактерии, которые они практикуют.

Типы симбиоза [ править ]

Некоторые виды цианобактерий являются эндосимбионтами. Теория эндосимбиоза была впервые опубликована в 1970 году Линн Маргулис в книге под названием «Происхождение эукариотических клеток» [5], в которой она утверждала, что эукариотические клетки возникли в результате серии симбиотических захватов.

Симбиотические отношения [ править ]

Некоторые растения устанавливают симбиотические отношения с бактериями, позволяя им производить клубеньки, которые способствуют превращению атмосферного азота в аммиак. В связи с этим было обнаружено , что цитокинины играют роль в развитии клубеньков, фиксирующих корень. [6] Похоже, что растение не только должно иметь потребность в азотфиксирующих бактериях, но они также должны быть способны синтезировать цитокинины, которые способствуют образованию корневых клубеньков, необходимых для фиксации азота.

Симбиотические бактерии могут жить в тканях растений или животных или на них . В пищеварительной системе симбиотические бактерии помогают расщеплять продукты, содержащие клетчатку . Они также помогают производить витамины . Симбиотические бактерии могут жить возле гидротермальных источников. Обычно они связаны с другими бактериями. Некоторые живут в трубчатых червях .

Передача [ править ]

Есть два основных способа передачи симбиотических бактерий. Первый - это горизонтальная передача, при которой микробы приобретаются из окружающей среды, и либо среда, либо популяция хозяев служат инокулятом для симбиоза. [7] Примером горизонтальной передачи является глубоководный трубчатый червь и его симбионт. [7] Второй тип передачи - это вертикальная передача, при которой симбионт передается от родителя к потомству, и апосимбиотическая фаза отсутствует. [7] Пример вертикальной передачи наблюдается у Drosophila melanogaster и его Wolbachia spp. симбионты. [7]

Характеристики [ править ]

Было обнаружено, что кораллы образуют характерные ассоциации с симбиотическими азотфиксирующими бактериями. [8] ] Кораллы развивались в олиготрофных водах, которые обычно бедны азотом. Поэтому кораллы должны формировать мутуалистические отношения с азотфиксирующим организмом, в данном случае предметом данного исследования, а именно с симбиодиниумом. В дополнение к этой динофлагелляте кораллы также вступают во взаимоотношения с бактериями, архей и грибами. [9] Проблема в том, что эти динофлагелляты также ограничены азотом и должны формировать симбиотические отношения с другим организмом; здесь предполагается быть диазотрофами. Кроме того, было обнаружено, что цианобактерии обладают генами, которые позволяют им подвергаться азотфиксации. [8] Это конкретное исследование идет дальше, чтобы изучить возможность того, что в дополнение к названным динофлагеллятам и определенным цианобактериям, эндосимбиотические водоросли и коралл содержат ферменты, позволяющие им усваивать аммоний.

Из-за небольшого размера генома большинства эндосимбионтов они не могут существовать какое-либо время вне клетки-хозяина, тем самым препятствуя долгосрочным симбиотическим отношениям. Однако в случае эндонуклеарной симбиотической бактерии Holospora было обнаружено [10], что виды Holospora могут сохранять свою инфекционность в течение ограниченного времени и формировать симбиотические отношения с видами Paramecium.

Хорошо известно и понятно, что существует мутуалистическая взаимосвязь между растениями, ризобиальными бактериями и микоризными грибами, позволяющая растениям выживать в почвенной среде с низким содержанием азота. Коэволюция описывается как ситуация, когда два организма развиваются в ответ друг на друга. В исследовании сообщается в функциональной экологии , [11] эти ученые исследовали присвоил ли такое мутуалистических отношения эволюционное преимущество либо растения или симбионта. Они не обнаружили, что изученные ризобиальные бактерии имели какое-либо эволюционное преимущество перед своим хозяином, но обнаружили большие генетические вариации среди изученных популяций ризобиальных бактерий.

Организмы обычно устанавливают симбиотические отношения из-за ограниченной доступности ресурсов в их среде обитания или из-за ограниченного источника пищи. Триатоминовые векторы имеют только одного хозяина и поэтому должны устанавливать отношения с бактериями, чтобы они могли получать питательные вещества, необходимые для их поддержания. [12]

Симбиотические бактерии используются в паратрансгенезе для борьбы с важными переносчиками болезней, такими как передача болезни Шагаса через целующихся клопов Triatome . Симбиотические бактерии в корнях бобовых обеспечивают растения аммиаком в обмен на углерод растений и защищенный дом.

Симбиотические хемосинтетические бактерии, которые были обнаружены, связанные с мидиями ( Bathymodiolus ), расположенными рядом с гидротермальными источниками, имеют ген, который позволяет им использовать водород в качестве источника энергии, а не серу или метан в качестве источника энергии для производства энергии. [4]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Фунт R (июнь 1893 г.). «Симбиоз и мутуализм» . Американский натуралист . 27 (318): 509–520. DOI : 10.1086 / 275742 .
  2. ^ Moya A, Pereto J, Gil R, Latorre A (март 2008). «Учимся жить вместе: геномное понимание симбиоза прокариот-животных» . Обзоры природы. Генетика . 9 (3): 218–29. DOI : 10.1038 / nrg2319 . PMID 18268509 . 
  3. Перейти ↑ Gerardo N, Hurst G (декабрь 2017 г.). «Q&A: Друзья (но иногда враги) внутри: сложная эволюционная экология симбиоза между хозяином и микробами» . BMC Biology . 15 (1): 126. DOI : 10,1186 / s12915-017-0455-6 . PMC 5744397 . PMID 29282064 .  
  4. ^ a b Петерсен Дж. М., Зелински Ф. У., Папе Т., Зейферт Р., Морару С., Аманн Р. и др. (Август 2011 г.). «Водород - источник энергии для симбиоза гидротермальных источников». Природа . 476 (7359): 176–80. DOI : 10,1038 / природа10325 . PMID 21833083 . 
  5. Перейти ↑ Margulis L (1970). Происхождение эукариотических клеток; доказательства и результаты исследований для теории происхождения и эволюции микробных, растительных и животных клеток на докембрийской земле . Нью-Хейвен: издательство Йельского университета. ISBN 0-300-01353-1. OCLC  108043 .
  6. ^ Frugier F, Kosuta S, Мюррей JD, Креспи M, Szczyglowski K (март 2008). «Цитокинин: секретный агент симбиоза». Тенденции в растениеводстве . 13 (3): 115–20. DOI : 10.1016 / j.tplants.2008.01.003 . PMID 18296104 . 
  7. ^ a b c d Яркая, Моника; Булгереси, Сильвия (2010). «Сложное путешествие: передача микробных симбионтов» . Обзоры природы микробиологии . 8 (3): 218–230. DOI : 10.1038 / nrmicro2262 . ISSN 1740-1526 . PMC 2967712 .  
  8. ^ a b Лема К.А., Уиллис Б.Л., Борн Д.Г. (2012). «Кораллы образуют специфические ассоциации с диазотрофными бактериями» . Прикладная и экологическая микробиология . 78 : 3136–44. DOI : 10,1128 / AEM.07800-11 .
  9. ^ Knowlton N, Ровер F (октябрь 2003). «Многовидовые микробные мутуализмы на коралловых рифах: хозяин как среда обитания» (PDF) . Американский натуралист . 162 (4 доп.): S51–62. DOI : 10.1086 / 378684 . PMID 14583857 .  
  10. ^ Fujishima M, Кодама Y (май 2012). «Эндосимбионты в парамеции». Европейский журнал протистологии . 48 (2): 124–37. DOI : 10.1016 / j.ejop.2011.10.002 . PMID 22153895 . 
  11. Перейти ↑ Barrett LG, Broadhurst LM, Thrall PH (апрель 2012 г.). «Географическая адаптация во взаимозависимости растений и почвы: тесты с использованием видов Acacia и ризобиальных бактерий» . Функциональная экология . 26 (2): 457–68. DOI : 10.1111 / j.1365-2435.2011.01940.x .
  12. ↑ Beard CB, Dotson EM, Pennington PM, Eichler S, Cordon-Rosales C, Durvasula RV (май 2001 г.). «Бактериальный симбиоз и паратрансгенная борьба с трансмиссивной болезнью Шагаса». Международный журнал паразитологии . 31 (5–6): 621–7. DOI : 10.1016 / s0020-7519 (01) 00165-5 . PMID 11334952 .