מהו קשר סימביוטי?

הטבע מלא ביחסים סימביוטיים, כמו דבורת הדבש והפרח, דג הליצנים והכלנית, והמעיים שלך וחיידקי המעי הפרוקריוטיים החיים בתוכו. סימביוזה מגדירה שלושה סוגי יחסים בסיסיים (עם מספר קבוצות משנה) המתרחשים בין ישויות חיות: הדדיות, בה שני המינים נהנים; קומנסליזם, שבו אורגניזם אחד מרוויח והשני אינו פוגע; וטפיליות, בהן ישות אחת מרוויחה, לעיתים במחיר האחר.

המילה סִימבִּיוֹזָה מגיע מהיוונית סימ ו ביוס, שפירושו פירושו יַחַד ו חַיִים, או החיים בעבודה משותפת. כדי להבין כיצד התפתחו מערכות יחסים אלה, החוקרים פיתחו מערכת לסיווג כל החיים על פי המאפיינים המובהקים של אורגניזמים בודדים.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

ביולוגים ואקולוגים מגדירים קשר סימביוטי כאינטראקציה אינטימית בין שני מינים או יותר, שעשויה להועיל לאף אחד מהם.

המערכת לסיווג מינים - טקסונומיה - משתמשת ברמות סיווג שונות כדי למיין היכן שאורגניזם מתאים תכנית ביולוגית של דברים, כמו גם עזרה לחוקרים להבין את היחסים בין אורגניזמים לרוחב סיווגים. בראש התרשים הארגוני של ביולוגית ממוקמות הקטגוריות הרחבות ביותר - התחומים archaea, bacteries ו- eukarya - ואחריו ממלכות, פילום, מעמד, סדר, משפחה, סוג ומין בקצה הפוך משולש. תחומי ארקאה וחיידקים כוללים רק אורגניזמים חד תאיים, ואילו ממלכת האוקריה כוללת פרוטיסטים, פטריות, צמחים ובעלי חיים.

מערכות יחסים הדדיות המוגדרות בסימביוזה הן מערכות יחסים בהן שני המינים נהנים מהקשר. דבורת הדבש והפרח מייצגים סוג זה של יחסים. הדבורה אוספת צוף מהפרח באמצעות חוטם ארוך דמוי קש כדי לינוק את הנוזל המתוק לשק נפרד הנקרא צוף או שק דבש לשימוש מאוחר יותר במושבה כמזון. בזמן שהדבורה מסתובבת סביב הפרח, אבקה מתאספת על רגליה וגופה הפרוותיים. כאשר הדבורה עוזבת את הפרח לנחות על הבא, האבקה נופלת או מתחככת אל הפרח הבא, וכתוצאה מכך היא מאביקה. הפרח עוזר לדבורה בכך שהוא נותן לו צוף, והדבורה עוזרת להאביק את הפרח על ידי העברת אבקה מפרח לפרח.

הקשר בין נמלים לכנימות, למשל, הוא מערכת הדדיות המוגדרת כסימביוזה הגנתית. הנמלה מתנהגת כמו רועים מעל הכנימות. כנימות מספקות טל דבש עבור הנמלים, והנמלים רודפות את הכנימות במקלט שלהן בלילה להגנה מפני טורפים, ומלוות אותן בחוץ בבוקר. ידוע כי ישנם מיני מיני נמלים שלוקחים ביצי כנימות לתאי האחסון של הקן בחודשי החורף הקרים. נקרא לעתים קרובות בקר נמלים, לפעמים נמלים מסירות את הכנפיים מכנימות כדי למנוע מהן לעוף משם. הנמלים עשויות גם לשחרר כימיקלים שגורמים לכנימות להיות צייתניות יותר.

סוג אחר של יחסי הדדיות - הדדיות מחויבת - קיים כאשר כל מין איננו יכול לשרוד ללא האחר. דוגמה לכך מתרחשת בין הטרמיטים לסימביוטיות הדם המעי שלהם - אורגניזמים פרוקריוטיים עם דגלים שוטים או נספחים המסייעים להם לנוע. האורגניזמים שבתוך הטרמיט מסייעים בפירוק הסוכרים הצפופים בעץ, כך שהטרמיט יכול לעכל אותו. אבל לטרמיטים יש גם סימביוטות אחרות בפנים שלהם שעובדות בשיתוף פעולה זה עם זה והטרמיט. ללא מערכת יחסים זו טרמיטים ואורחיהם הפנימיים לא היו שורדים.

דג הליצן והכלנית מייצגים סימביוזה של פרוטוקופרציה, מערכת יחסים המועילה לשניהם, אך בניגוד לטרמיטים ולסימביונטים שלו, שניהם יכולים לשרוד ללא תלות באחר. לדג יש בית בתוך זרועותיו השמנות והגליות של הכלנית המגנה על הדג מפני טורפים; הדג גם מגן על הכלנית מפני טורפיו ולעתים אף מביא לו אוכל.

כאשר אורגניזם אחד חי בתוך הרקמה או התאים של אחר, ביולוגים מגדירים זאת כאנדוזימביוזה. לרוב, מערכות יחסים אלה הן הנורמה עבור ישויות חד תאיות רבות. למשל, אורוקריוטי חד תאיים (תא שבתוכו גרעין עטוף) Paramecium bursaria משמש כמארח לאוקריוטיות כלורלה תאי אצות. האצה מייצרת אנרגיה בתהליך הפוטוסינתזה, והפרמציום מרוויח מכיוון שהיא מקבלת חלק מאותה אנרגיה או אוכל. בנוסף, האצות שוכנות בתוך בית נייד ומוגן - גופת הפרמציום.

סוג אחר של סימביוזה הדדית כרוך באורגניזם אחד שחי על עורו או על פניו של אחר במערכת יחסים מועילה הדדית. לנמלים חותכות עלים יש סימביונט מיוחד, סוג של חיידקים חד תאיים החיים על עורם. נמלים חותכות עלים מחזירות את העלווה החתוכה למושבה שם הן מזריקות לה סוג מיוחד של פטריות. הפטרייה משמשת כמקור מזון למושבה, עליה החיידקים מגנים מפני מיני פטריות פולשים אחרים.

מערכת יחסים סימביוטית נקבובית מתרחשת כאשר אורגניזם אחד חי על גופו של אחר או בקרבתו, אך לא כטפיל, ומבצע שירות מועיל למארח ולעצמו. סוג של חיים ימיים, דגי הרמורה, מתחברים לגופם של לווייתנים, קרני מנטה, כרישים וצבים (ואפילו ספינות) באמצעות דיסקים מוצצים על ראשם. הרמורה, המכונה גם פראיירים של כרישים, לא פוגעת במארח וגם לא לוקחת ממנו שום דבר מלבד לאכול את יצורי הים הטפיליים ששורצים אותו. דגי רמורה משתמשים בדיסק גם בטרמפיאדה מהמארח. עופות שור הם אתרים נפוצים על גב קרנף בהם הם אוכלים את הטפילים והקרציות החיים שם. הם גם עפים באוויר וצורחים כשהסכנה מתקרבת ומספקים אזהרה לקרנף או למארח הזברה.

יחסים קומנסליסטיים הם אלה שבהם זן אחד מקבל את כל התועלת מיחסיו עם השני, אך האחר לא זוכה לתועלת או נזק. דוגמה טובה לקשר מסוג זה מתרחשת בין רעי בקר לבין אנפות בקר. כשהבקר רועה בדשא, הם מעוררים את החרקים החיים שם, ומאפשרים לברדת הבקר לארוחה טעימה. אנפות הבקר מקבלות ארוחה, אך הבקר אינו מקבל דבר בתמורה מהציפורים ארוכות הצוואר, והן לא נפגעות מהקשר.

העולם מלא ביחסים טפיליים שבהם ישות חיה מייצרת בית בישות מארחת או על גבי זה. לרוב, הטפיל ניזון מגופו של המארח אך אינו הורג את המארח. ביחסים אלה קיימים שני סוגים של מארחים: המארח הסופי והמארח הביניים. מארח סופי מספק בית לטפיל בוגר, ואילו מארח ביניים מציע ללא ידיעתו בית לטפיל צעיר. קרציות הן דוגמאות לסימביוזה טפילית, כיוון שחרקים מוצצי דם המשגשגים על הדם של קורבנות, הם יכולים גם לפגוע במארח על ידי העברת מחלה מדבקת אליו שנלקחה מדם של אחר אורגניזם.

מדע בדיוני גדוש בדוגמאות של טפיל, אך כך גם חיי היומיום. במערכת יחסים סימביוטית מסוג זה, המארח בדרך כלל מת. סרטי מדע בדיוני רבים מציגים יחסים מסוג זה בין בני אדם לחייזרים, כמו בסדרת סרטי "Alien". בפרזיטואידיזם, המארח משמש בית לזחלי הטפיל. עם התבגרותם של הזחלים הם בורחים מגופו של המארח והורגים אותו תוך כדי. בטבע, צרעות ברקוניד מטילות את ביציהן על גופה של תולעת קרן עגבניות, וככל שזחלי הצרעה גדלים, הן ניזונות מגוף התולעת והורגות אותה במהלך מטמורפוזה.

קשר סימביוטי ידוע קיים בין טורף לטרפו. בקהילה אקולוגית, ישויות מסוימות חיות על ידי אכילת גופות של אורגניזמים אחרים. מחשבה לא נחשבת כקשר טפילי משום שהטורף אינו חי או על גופת החיה בו אוכל, זה עדיין מערכת יחסים סימביוטית כי הטורף לא ישרוד בלי שהאורגניזם האחר יוותר על זה חַיִים. הטורף יושב בדרך כלל מעל טרפו בשרשרת המזון, כמו האריה והזזית, זאב הערבות וה ארנב (או חיית מחמד ביתית), והזאב והביזון או חיות פרסה אחרות - חתולים - כמו צבאים ו אַנְטִילוֹפָּה. הטריפה אחראית גם על כל מיני התפתחויות בטרף: פיתוח אמצעים להסתתר מטורפים באמצעות חיקוי, הסוואה וצבעי אזהרה.

תחרות בין המינים מתרחשת כאשר שתי הישויות מתמודדות על אותם משאבים במערכת האקולוגית. סוג זה של יחסים סימביוטיים פועל הפוך; אורגניזם אחד או שניהם סובלים בגלל קיומם של זה. מינים פולשים מפרים את האיזון העדין בקהילות אקולוגיות כאשר הם רוכשים את המשאבים המיועדים לאורגניזמים הילידים. היסטסטל צהוב, למשל, מין יליד אירופה, קרוב לוודאי נסע לארצות הברית, שם הוא פולש לקהילות אקולוגיות ודוחף דשא טבעי. מכיוון שהסטהיסטל הוא צמח הצומח במהירות, הוא שורש מוצץ את כל המים וחומרי המזון, וגונב את המשאבים הללו מהעשבים הטבעיים, שלעתים קרובות נובלים ומתים. אפילו אורגניזמים מאותה משפחה יכולים לחוות תחרות, כמו כאשר לטאת האנולה הירוקה, ילידת דרום רבים קובע, נאלץ להתחרות עם לטאת האנולה החומה על מקורות מזון ובתי גידול, שהוצגו במקור לאזור מ קובה.

כדור הארץ מלא ביחסים סימביוטיים שבהם שני מינים או אורגניזמים שונים עשויים לתקשר, אך אף אחד מהם לא חווה שום סוג של השפעה אבולוציונית בגלל האחר. דוגמה קיצונית - מתיחת גבולות הנייטרליות - המוצעת על ידי אוניברסיטת מיאמי, כוללת את החיידק גמל ושרימפס ראש הזנב הארוך, שניהם עשויים לבוא במגע במדבר גובי עם השפעות זניחות על אוֹ.

לא ניתן להמעיט בחשיבותם של יחסים סימביוטיים לכל היצורים החיים על פני כדור הארץ. בכל רחבי העולם, בכל קהילה אקולוגית בעולם, החל מהצופים בעין בלתי מזוינת ועד אלה שנראים רק מתחת לעדשת המיקרוסקופ, מערכות יחסים סימביוטיות נותרות מכריעות לשמירה על האיזון במספר הטבע תהליכים.

יחסים סימביוטיים חוצים טקסונומיות ומינים וכוללים את כל היצורים החיים על פני כדור הארץ באופן כזה או אחר. מערכת יחסים סימביוטית עוזרת לספק לאנשים אוכל, לאכלס את כדור הארץ בעצים וצמחים ולשמור על איזון אוכלוסיות בעלי חיים וצמחים. יחסים סימביוטיים יכולים לעזור למינים בודדים להתפתח או לשנות ואף לשגשג. ללא יחסים סימביוטיים, לא יהיו שוניות אלמוגים, עצים לא יתפשטו רחוק כמוהם, נעזר בציפורים ובחרקים המובילים זרעים למרחוק, ואפילו בני אדם אולי לא היו שורדים מספיק זמן להתפתח לְתוֹך הומו סאפיינס - בני האדם המודרניים של כדור הארץ.