Mutualizm (biologia): definicja, typy, fakty i przykłady

Ekosystemy w świecie przyrody składają się z żywych organizmów, które oddziałują ze sobą na różne sposoby. Termin mutualizm odnosi się do rodzaju relacji, która obopólne korzyści dwa gatunki dzielące środowisko.

Żywe stworzenia zaadaptowały ciekawe i niezwykłe sposoby pomagania sobie nawzajem, chociaż ich motywy są egoistyczne.

Symbioza w biologii odnosi się do ścisłego związku między różnymi gatunkami, które ewoluowały razem. Jednostronny związek, który pomaga jednemu gatunkowi bez wpływu na drugi, nazywa się komensalizm.

Jednostronny związek, który przynosi korzyści jednemu gatunkowi ze szkodą dla drugiego, nazywa się pasożytnictwo. Przydatny związek dwukierunkowy jest określany jako mutualizm.

Mutualizm w biologii odnosi się do symbiotycznych interakcji gatunków, które są wzajemnie korzystne, a nawet niezbędne dla przetrwania. Wzajemny związek powstaje, gdy dwa różne gatunki korzystają ze ścisłej współpracy.

Relacja może być jednak nieco skomplikowana. Na przykład jeden gatunek może odnieść większe korzyści, a interakcja może graniczyć z pasożytnictwem.

Mutualizm jest powszechny we wszystkich ekosystemach, w tym w ludzkim ciele. Na przykład, Harvard Medical School szacuje, że biliony bakterii zwanych mikrobiotą jelitową żyją w jelicie człowieka i pomagają w trawieniu i ogólnym zdrowiu. Kiedy obopólnie korzystny związek jest bliski i długotrwały, jest to przykład: symbioza mutualistyczna.

Nie wszystkie symbiotyczne relacje są mutualistyczne.

Wzajemna symbioza powstała w wyniku ewolucji. Wzajemność między gatunkami partnerskimi poprawia przystosowanie do środowiska i wzmacnia sukces reprodukcyjny. Organizmy różnych gatunków, które przystosowały się do wzajemnego przystosowania się do swoich zachowań i cech, nazywane są symbionty. Niektóre gatunki stały się tak współzależne, że nie mogą przetrwać bez drugiego.

Kiedy wzrost, rozmnażanie lub utrzymanie żywych organizmów jest splecione, związek reprezentuje obligacyjny mutualizm. Na przykład, niektóre rodzaje roślin jukki i gatunki ćmy uzależniły się od siebie, aby zakończyć swój reprodukcyjny cykl życiowy. Kiedy regularnie występująca interakcja przynosi korzyści organizmom, ale nie jest niezbędna do przetrwania, to znaczy: mutualizm fakultatywny.

Istnieje niezliczona ilość przykładów mutualizmu na Ziemi. Na przykład wzajemne interakcje mogą rozwijać się między dwoma zwierzętami, dwoma roślinami, zwierzętami i roślinami oraz bakteriami i roślinami.

Interakcje międzygatunkowe pomagają utrzymać stabilne populacje i odwrotnie. Utrata jednego gatunku może prowadzić do utraty innych ze względu na współzależną naturę sieci pokarmowej.

bałwochwalca to mały ptaszek, który ma mocne łapy do chwytania sierści zwierząt i kolorowy dziób doskonale ukształtowany do usuwania pasożytów. Chociaż słonie nie chcą mieć nic wspólnego z ptakiem, bąkojad ma długotrwały związek z zebrami, żyrafami i nosorożcami w Afryce Południowej. Ptaki zawsze wypatrują wszy, krwiopijnych kleszczy i pcheł skaczących po skórze zwierzęcia.

Razem ze zwalczaniem szkodników, bąki czyszczą rany. Niektórzy naukowcy kwestionowali, czy takie zachowania są wzajemne, czy pasożytnicze, ponieważ dziobanie rany opóźnia gojenie. Niemniej jednak karmienie owadami, tłuszczem i woskowiną jest pomocną usługą pielęgnacyjną.

Tak więc bączek i niektóre gatunki kopytne są ogólnie uważane za mutualistyczne. Co więcej, drapieżniki biją na alarm z piskliwym syczącym dźwiękiem, gdy drapieżnik czai się w trawie, dając ptakowi i zwierzęciu więcej czasu na ucieczkę.

Rośliny kwitnące potrzebują zapylacz roślin jak pszczoły spragnione nektaru dla sukcesu reprodukcyjnego podczas ich cyklu życiowego. Niektóre rośliny i drzewa potrzebują nawet specyficzne dla gatunku owad do zapłodnienia.

Na przykład drzewo figowe i małe Osy Agaonidae pokojowo współistnieć i czerpać korzyści z ich interakcji. Drzewa figowe i ich mutualistyczne gatunki os są świetnymi przykładami mutualizmu i koewolucji.

Figi to zmodyfikowane łodygi z wieloma kwiatami w środku, które po zapłodnieniu dojrzewają do nasion. Kwiaty figi wydzielają zapach, który przyciąga zapłodnioną samicę osy, która przyniesie pyłek i złoży jaja w kwiatku figi, zanim umrze. Niektóre nasiona dojrzewają, a inne dostarczają pożywienia rosnącym pędrakom os. Bezskrzydłe samce os łączą się w pary i umierają, a uskrzydlone samice odchodzą w poszukiwaniu nowej figi.

Rośliny strączkowe, podobnie jak soja, soczewica i groch, stanowią doskonałe źródło białka w diecie. Dlatego rośliny strączkowe potrzebują optymalnej ilości azotu do syntezy aminokwasów i budowy białka.

Rośliny strączkowe mają specyficzny dla gatunku mutualistyczny związek z bakteriami. Rośliny strączkowe i niektóre bakterie zaspokajają swoje potrzeby bez powodowania szkód, w przeciwieństwie do bakterii chorobotwórczych.

Bakterie Rhizobium w glebie tworzą wyboiste guzki na korzeniach roślin i „utrwalają” azot poprzez przekształcenie N₂ w powietrzu do amoniaku, czyli NH₃. Amoniak jest formą azotu, którą rośliny mogą wykorzystywać jako składnik odżywczy. Z kolei rośliny dostarczają węglowodanów i są domem dla bakterii wiążących azot.

Poleganie na bakteriach podczas uprawy roślin, takich jak soja, zmniejsza zużycie nawozów chemicznych, które mogą przenikać do cieków wodnych i powodować toksyczne zakwity glonów.

Wiele studia ekologiczne wykazali, że ptaki i zwierzęta odgrywają rolę w rozsiewaniu nasion. Teraz naukowcy przyglądają się wzajemnym interakcjom roślin i gadów, zwłaszcza w ekosystemach wyspowych. Jaszczurki owocożerne, scynki i gekony odgrywają kluczową rolę w bioróżnorodności i żywotności roślin.

Ponieważ rośliny nie mogą się poruszać, są zależne od zewnętrznych środków rozsiewania nasion. Niektóre gatunki jaszczurek objadają się miąższowymi owocami wraz ze stawonogami i wydalają niestrawione nasiona w innym miejscu. Rozsiewanie nasion zmniejsza konkurencję z rośliną macierzystą o składniki odżywcze i ułatwia facilitate wymiana genów w obrębie populacji roślin.

Ukwiały to starożytny gatunek, który ma cechy roślinne i zwierzęce. Gdy niczego nie podejrzewające małe ryby przepływają obok, morski anemon używa swoich śmiercionośnych macek, aby sparaliżować swoją ofiarę.

Zaskakująco pomarańczowy i biały błazenek mieszka w morskim anemonie. Błazenki zaadaptowały grubą warstwę śluzu, która zapewnia ochronę przed śmiertelnym użądleniem ukwiału morskiego.

Jaskrawo ubarwione ryby klaunów zwabiają inne ryby w szpony ukwiałów, a następnie korzystają z resztek posiłku ukwiałów. Błazenki zapewniają również cyrkulację powietrza ukwiałowi, pływając między mackami. Utrzymują anemon w czystości i zdrowiu, pozbywając się nadmiaru pożywienia.

Amerykańscy naukowcy w Uniwersytet Binghamton, Uniwersytet Stanowy Nowego Jorku niedawno badali mechanizmy, w jaki sposób wzajemnie korzystne relacje między małymi organizmami zwiększają ich szanse na przeżycie.

Badanie wykazało, że korzyści są największe, gdy małe organizmy żyją w ekosystemie zdominowanym przez duże organizmy. Dalsze korzyści można uzyskać dzięki wzajemnemu partnerstwu między trzema symbiontami.

Na przykład gwiżdżąca akacja cierniowa w Afryce dostarcza nektaru i siedliska mrówkom, które gryzą słonie, które skubią to drzewo. W okresie suszy mrówki żywią się spadzią wydzielaną przez łuski, które żywią się sokiem drzewnym.

Zmiana jednego symbionta wywołałaby reakcję łańcuchową. Na przykład, jeśli mrówki wymrą, słonie zniszczą drzewo, a owad łuskowy straci swoje siedlisko i główne źródło pożywienia.

Różne rodzaje i przykłady mutualizmu nie są w pełni zrozumiałe. Pozostaje wiele pytań dotyczących koewolucji i trwałości różnych typów interakcji międzygatunkowych.

Wiele dotychczasowych prac skupiało się na korzystnych relacjach roślin i mikrobów. Modelowanie matematyczne może pogłębić zrozumienie genetyki i fizjologii zjawisk koewolucyjnych w świecie przyrody.

Modelowanie predykcyjne analizuje również, w jaki sposób czynniki, takie jak dostępność zasobów i bliskość, mogą wpływać na zachowania kooperacyjne. Dane na poziomie komórkowym, indywidualnym, populacyjnym i społecznościowym można zintegrować z modelami matematycznymi w celu kompleksowej analizy interakcji ekosystemów. Modele można testować i rekonfigurować w miarę gromadzenia danych.