157

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"

Наука | Научпоп

6.2K поста69.5K подписчика

Добавить пост

Правила сообщества

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

- Видеоматериалы должны иметь описание.

- Названия должны отражать суть исследования.

- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.


Не принимаются к публикации

- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.


Наказывается баном

- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

- Попытки использовать сообщество для рекламы.

- Фальсификация фактов.

- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

- Троллинг, флейм.

- Нарушение правил сайта в целом.


Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

Подробнее
Лучшие посты за сегодня
7062

Национальность

5267

Не занимайтесь самолечением или нет?

Не занимайтесь самолечением или нет? Операция, История болезни, Эндокринология, Больница, Сила воли, Длиннопост
Не занимайтесь самолечением или нет? Операция, История болезни, Эндокринология, Больница, Сила воли, Длиннопост
Не занимайтесь самолечением или нет? Операция, История болезни, Эндокринология, Больница, Сила воли, Длиннопост
Показать полностью 3
4990

Джереми Толерантный

Джереми Толерантный Джереми кларксон, ЛГБТ, Картинка с текстом, Перевод, Повтор, Гомофобия, Лесбиянки
Показать полностью 1
4706

Старые байки или такая разная стабильность

Старые байки или такая разная стабильность США, Россия, Комментарии, Комментарии на Пикабу, Президент, Доллары, Политика, Стабильность, Длиннопост
Старые байки или такая разная стабильность США, Россия, Комментарии, Комментарии на Пикабу, Президент, Доллары, Политика, Стабильность, Длиннопост
Старые байки или такая разная стабильность США, Россия, Комментарии, Комментарии на Пикабу, Президент, Доллары, Политика, Стабильность, Длиннопост
Показать полностью 1
4145

Сила огня

Сила огня
3669

Бедная мышка

Бедная мышка Картинка с текстом, Мемы, Летучая мышь
Показать полностью 1
3449

Хитрый маркетолог

Хитрый маркетолог Скриншот, Twitter, Tinder, Маркетологи
Показать полностью 1
3418

Профессиональная жалобщица

Профессиональная жалобщица
3394

Как например

Как например
3254

Почему это происходит?

Почему это происходит? Рыба, Зима, Лунка, Воздух, Мальки, Картинка с текстом, Рыбалка, Зимняя рыбалка
Показать полностью 1
3132

Коричневая месть

Коричневая месть Скриншот, Комментарии, Комментарии на Пикабу, Армия, Месть, Неожиданно, Ограбление, Фекалии, Длиннопост
Коричневая месть Скриншот, Комментарии, Комментарии на Пикабу, Армия, Месть, Неожиданно, Ограбление, Фекалии, Длиннопост
Показать полностью 2
3067

Устами ребенка...

2799

Ответ на пост «Самая лучшая компания, в которой удалось поработать» 

Ответ на пост «Самая лучшая компания, в которой удалось поработать» Работа, Бука, Gamedev, Мат, Ответ на пост, Длиннопост
Ответ на пост «Самая лучшая компания, в которой удалось поработать» Работа, Бука, Gamedev, Мат, Ответ на пост, Длиннопост
Показать полностью 2
2736

HDD vs SSD

HDD vs SSD Мемы, Жесткий Диск, SSD, Компьютерные игры, Загрузка
Показать полностью 1
2717

Почти премия Дарвина

2655

Бывает иногда

Бывает иногда
2640

Отзыв о БАДе

Отзыв о БАДе Отзыв, Лекарства, БАД, Юмор, Скриншот, Самолечение, Диарея
Показать полностью 1
2597

Кулинарное

Кулинарное Кулинария, Роллы, Японцы, Итальянцы, Картинка с текстом
Показать полностью 1
2414

Как я с помойкой боролся

Показать полностью
2413

И снова о работе

Показать полностью
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: