152

Симбиоз

Предыдущие части:

https://pikabu.ru/story/simbioz_6187673

https://pikabu.ru/story/simbioz_6196001

https://pikabu.ru/story/simbioz_6213086

https://pikabu.ru/story/simbioz_6221238


Часть 5. Экстремальный симбиоз


Термостойкая трава


Фантастический случай тройного симбиоза описали в начале 2007 года американские биологи, работающие в Иеллоустонском национальном парке (США), где на горячей почве вблизи геотермальных источников произрастает термостойкая трава Dichanthelium lanuginosum, близкая родственница проса.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Ранее было установлено, что удивительная устойчивость этого растения к высоким температурам каким-то образом связана с произрастающим в тканях растения грибом Curvularia protuberata. Если выращивать растение и гриб по отдельности друг от друга, ни тот ни другой организм не выдерживает длительного нагревания свыше 38°С, однако вместе они прекрасно растут на почве с температурой 65°С. Кроме того, даже в отсутствие теплового стресса растение, зараженное грибом, растет быстрее и лучше переносит засухи.

Продолжая исследование этой симбиотической системы, ученые обнаружили, что в ней есть еще и третий обязательный участник — РНК-содержащий вирус, обитающий в клетках гриба.

Оказалось, что гриб, "вылеченный" от вируса, не в состоянии сделать растение термоустойчивым. Растения с таким грибом погибали на горячей почве точно так же, как и растения без гриба.

Проведенные впоследствии эксперименты на томатах показали, что гриб, зараженный вирусом, способен повышать термоустойчивость не только у своего природного хозяина — однодольного растения Dichanthelium lanuginosum, но и у неродственных растений, относящихся к классу двудольных.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Вместо выделительной системы — микробное сообщество


Еще более фантастическим случаем симбиоза является малощетинковый кольчатый червь Olavius algarvensis, обитающий в Средиземном море. Червь этот интересен прежде всего тем, что у нет ни рта, ни кишечника, ни ануса, ни нефридиев — органов пищеварения и выделения. Некоторые другие морские черви тоже научились обходиться без органов пищеварения. Например, у погонофор кишечник превратился так называемую трофосому — тяж, набитый симбиотическими бактериями, окисляющими сероводород или метан. Поэтому можно было ожидать, что и у Olavius algarvensis отсутствие кишечника компенсируется наличием каких-то симбиотических микробов, обеспечивающих своего хозяина пищей в обмен на беззаботную жизнь в чужом теле. Однако редукция еще и выделительной системы — это явление беспрецедентное для кольчатых червей.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Метагеномный анализ выявил присутствие в теле червя четырех видов симбиотических бактерий, два из которых относятся к группе гамма-протеобактерий, а два других — к дельта-протеобактериям. Обе гамма-протеобактерии, геном которых удалось ренконструировать почти полностью, являются автотрофами, то есть синтезируют органические вещества из углекислого газа. Необходимую для этого энергию они получают за счет окисления сульфида (S2-). В качестве окислителя используется кислород, а при отсутствии кислорода — нитраты (Использование нитратов в качестве окислителя для получения энергии называют нитратным дыханием. Нитратное дыхание широко распространено у бактерий, а недавно его обнаружили и у одноклеточных эукариот - фораминифер, родственников амеб). Если же нет под рукой и нитратов, окислителем могут служить некоторые органические вещества. В качестве конечных продуктов жизнедеятельности эти бактерии выделяют окисленные соединения серы (например, сульфаты).

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Погонофоры и вестиментиферы ранее считались отдельным типом животных, но впоследствии было показано, что они являются сильно видоизмененной группой кольчатых червей. Сейчас их называют сибоглинидами. Они встречаются в больших количествах возле подводных гидротермальных источников, где много метана или сероводорода. Сибоглиниды являются по сути дела автотрофными животными. Если быть совсем точным, это автотрофные симбиотические "сверхорганизмы". Живущие в их трофосоме (бывшем кишечнике) хемоавтотрофные бактерии синтезируют органику из углекислого газа, а энергию для этого получают из химической реакции окисления сероводорода или метана. Червь питается органикой, производимой симбиотическими бактериями. Кровь червя переносит не только кислород, необходимый как червю, так и бактериям, но и сероводород — "пищу" бактерий.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Дельта-протеобактерии тоже оказались автотрофами, но другого рода, а именно сульфат-редукторами. Они получают энергию, восстанавливая сульфат (или другие окисленные соединения серы) до сульфида. Таким образом, метаболизм гамма- и дельта-протеобактериальных симбионтов оказался взаимодополнительным: отходы первых служат пищей вторым и наоборот.

В качестве восстановителя (донора электронов, необходимого для восстановления сульфата) симбиотические дельта-протеобактерии могут использовать молекулярный водород. У них есть гены ферментов — гидрогеназ, необходимых для работы с молекулярным водородом. Возможно (хотя и не удалось доказать наверняка), что гамма-протеобактериальные симбионты производят некоторое количество Н2 и таким образом снабжают дельта-протеобактерий не только окисленными соединениями серы, но и восстановителем.

Бактериальные симбионты живут не в глубине тела, а прямо под наружной оболочкой (кутикулой) червя. Здесь они ведут свою странную микробную жизнь, обмениваясь друг с другом продуктами своего метаболизма. Все прочее, чего им может недоставать, они получают из окружающей среды — в основном это вещества, просачивающиеся из морской воды под кутикулу хозяина. Микробы размножаются, а эпителиальные клетки червя тем временем потихоньку заглатывают их и переваривают. Этого источника питания, очевидно, червю вполне достаточно, чтобы не испытывать дискомфорта из-за отсутствия рта и кишечника.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

Но как удается червю обходиться без выделительной системы? Оказалось, что в геномах бактерий-симбионтов присутствуют гены белков, обеспечивающих всасывание и утилизацию мочевины, аммония и других отходов жизнедеятельности червя. Эти вещества служат бактериям ценными источниками азота.

Возможно, основная выгода, которую бактерии получают от сожительства с червем, состоит в том, что он подвижен и может по мере надобности переползать туда, где условия среды наиболее благоприятны для всей честной компании. В верхних слоях осадка, где имеется немного кислорода, но нет сульфидов, гамма-протеобактерии могут получать необходимые им сульфиды от своих сожителей — дельта-протеобактерий. Сульфид в этом случае будет окисляться кислородом — наиболее энергетически выгодным окислителем. В больших количествах, правда, кислород вреден для сульфат-редукторов — дельта-протеобактерий.

Если червь закопается поглубже, он попадет в слои, где кислорода нет вовсе. Здесь гамма-протеобактерии будут использовать в качестве окислителя нитраты, что несколько менее выгодно, зато сульфида у них будет вдоволь, потому что кислород больше не будет угнетать жизнедеятельность дельта-протеобактерий.

Наконец, в еще более глубоких слоях осадка, где нет не только кислорода, но и нитратов, гамма-протеобактерии могут использовать в качестве окислителя некоторые органические вещества, выделяемые червем-хозяином и дельта-протеобактериями. При этом в клетках одного из двух видов гамма-протеобактерий запасается сера (как продукт неполного окисления сульфида), которую можно до- окислить позже, когда червь выползет повыше и станут доступны более сильные окислители. Щавелевая кислота, выделяемая гамма-протеобактериями, охотно утилизируется дельта-протеобактериями, и так далее: исследователи выявили еще целый ряд возможных способов "биохимического сотрудничества" внутри этого удивительного симбиотического комплекса.

Таким образом, пять видов живых существ, объединившись, превратились в универсальный "сверхорганизм", способный жить в самых разнообразных условиях — в том числе и там, где ни один из его "компонентов" не выжил бы в одиночку.

Симбиоз Александр Марков, Эволюция, Симбиоз, Длиннопост

А. Марков "Рождение сложности"

Найдены возможные дубликаты

+4

Какое отношение иллюстрации №4, 5, 6 и 7 имеют к тексту?

раскрыть ветку 1
+3

Это юмор.  

Иллюстрация к комментарию
+1
Крутотень!
Давай еще)))
раскрыть ветку 1
+1

Я ещё из Докинза выкладываю выдержки. Посмотри в профиле. Но там очень сильно перерабатывать надо - медленно получается.

0

Черви-автотрофы. Офигеть! Я тоже так хочу! Нет, от вкусняшек отказываться не хочется. Но вот поселить в организме таких бактерий - удобно. Чтобы еда стала необязательным развлечением. Можно будет не тащить в горный поход лишние килограммы.
Хотя у нас в организме и так куча симбионтов, без которых нам будет очень грустно. А, например, термиты вообще без своих симбионтов от голода загнутся. Да и коровы вряд ли выживут.

раскрыть ветку 6
+2

В предыдущем посте говорится, что 10 процентов питательных веществ мы получаем от бактерий-симбионтов.

раскрыть ветку 5
+1

Круто, я не знал. Надо наконец добраться до книг Маркова.

0
Про симбиоз больше не будет продолжения?
раскрыть ветку 3
0

У меня кольчатый червь стойко ассоциируется с этим. И там тоже симбиоз вроде был...

Иллюстрация к комментарию
-1

Годно, изучайте!

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 17
-1

Вспоминается, как Вавилову Сталин сказал следующее:


«Ну что, гражданин Вавилов, так и будете заниматься цветочками, лепесточками, василёчками и другими ботаническими финтифлюшками?"


Вскоре Вавилова расстреляли. А сейчас коллекция Вавилова, которую он успел собрать при жизни - это даже не национальное наследие, это достояние всего мира, мировое сельское хозяйство обязано ей десятками тысяч сортов. Во время войны ученые умирали с голоду, но не трогали эту коллекцию ( полную съедобных семян) .

Так что убери нахуй Сталина отсюда и марш учить историю.

раскрыть ветку 16
+2
"Никто не говорит, что Вавилов был плохим человеком. Вовсе не за это он был арестован и посажен в тюрьму (а вовсе не расстрелян, как полагают некоторые).

Проблема Вавилова была не в том, что он был генетиком (Лысенко тоже был генетиком, и это не помешало ему получить восемь орденов Ленина). И даже не в том, то он был неправ (в 1940-м это было ещё неочевидно). Проблема была в нецелевом использовании государственных денег. Хотите знать, как это было? Обратитесь первоисточникам, они пока ещё не засекречены.

Фактически процессы против генетиков начались с того, что были не выполнены заявленные группой Серебровского-Вавилова планы по выведению новых сортов в пятилетку 1932-1937 года. Государство никогда не было меценатом по отношению к науке, оно всегда было инвестором! Всегда! И при социализме, и при капитализме, при какой угодно системе, если человек берёт деньги, пообещав прибыль, а прибыли этой не даёт, он наказывается. Растратил – значит украл. «Украл, выпил – в тюрьму!»

Печально? В случае с Вавиловым – да. Но справедливо.

Долгое время не спрашивали. Доносы на Вавилова поступали с начала 1930-х, никто им значения не придавал, подождём – посмотрим. В 1940-м стали спрашивать. Если на вложенный рубль принёс, грубо говоря, три – молодец, получи орден.

У Лысенко с этим проблем не возникло, за то и ордена. Получил новые сорта, разработал технологии, внедрил, вполне понятный, подсчитанный экономический эффект. Достижения Лысенко – результат эффективной работы научного аппарата в кризисные периоды при решении важнейших народнохозяйственных задач.

А у Вавилова возникли проблемы. Деньги потрачены, а отдачи никакой. Ни рубля. Ничего. То есть, совсем ничего, кроме наблюдений за мушкой дрозофилой. Это конечно хорошо, но это вовсе не то, на что выделялись деньги!

20 ноября 1939 года Сталин, наконец, спросил: «Ну что, гражданин Вавилов, так и будете заниматься цветочками, лепесточками, василёчками и другими ботаническими финтифлюшками? А кто будет заниматься повышением урожайности сельскохозяйственных культур?» (Лебедев Д.В., Колчинский Э.И. «Последняя встреча Н.И. Вавилова с И.В. Сталиным» (Интервью с Е. С. Якушевским))."
"мопед не мой"
ещё комментарии
Похожие посты
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: