Symbiose

Symbiose (Pl. Symbiosen) bedeutet Zusammenleben. Sie beschreibt enge und langfristige Beziehungen zwischen verschiedenen Arten. Der Begriff wurde 1879 von Anton de Bary als "das Zusammenleben von ungleichen Organismen" bezeichnet.

Ein Symbiont ist ein Organismus, der in einer Beziehung mit einer anderen Spezies lebt, bei der einer oder beide davon profitieren. Wenn eine Spezies innerhalb einer anderen Spezies oder ein mikroskopisch kleiner Symbiont innerhalb der Zellen eines Wirtes lebt, wird er als Endosymbiont bezeichnet.

Die Bedeutung der Symbiose liegt in ihrer Häufigkeit und ihrer evolutionären Bedeutung. Es scheint keine höheren Pflanzen oder Tiere ohne Symbionten zu geben. Diese Symbionten sind von grosser Bedeutung für die grösseren Organismen, die in den meisten Fällen ohne ihre Symbionten nicht so leben könnten wie sie es ohne ihre Symbionten tun. Mykorrhiza bei höheren Pflanzen und die Darmflora bei Insekten und Wirbeltieren sind Beispiele dafür. Der Mensch bildet da keine Ausnahme.

Darüber hinaus bestehen die meisten dieser Verbindungen zwischen Organismen nicht nur aus verschiedenen Arten, sondern auch aus verschiedenen Reichen. Und schließlich enthalten die Zellen aller Eukaryonten Organellen, die Nachkommen von symbiotischen Beziehungen sind, die vor mindestens einer Milliarde Jahren begannen. Mitochondrien und Plastiden sind Beispiele dafür. Die Schlussfolgerung muss sein, dass die Symbiose für die Evolution des Lebens von großer Bedeutung war.

Blinde Garnele gräbt Höhle, Grundel hält Wache
Blinde Garnele gräbt Höhle, Grundel hält Wache

Definition

Die Definition des Begriffs Symbiose ist umstritten. Einige sind der Meinung, dass sich Symbiose nur auf persistente Gegenseitigkeiten beziehen sollte, während andere glauben, dass sie für alle Arten langfristiger biologischer Interaktionen gelten sollte.

Nach 130 Jahren der Debatte verwenden die aktuellen Lehrbücher für Biologie und Ökologie nun die letztgenannte "de Bary"-Definition oder eine noch weiter gefasste Definition (wobei Symbiose alle Interaktionen zwischen den Arten bedeutet). Die restriktive Definition (wo Symbiose nur Mutualismus bedeutet) wird nicht mehr verwendet.

Die weiteste Definition umfasst Parasitismus (bei dem einem Organismus geholfen wird und der andere Organismus verletzt wird), Mutualismus (bei dem beiden Organismen geholfen wird), Kommensalismus (bei dem einem Organismus geholfen wird und der andere nicht beeinträchtigt wird) und Konkurrenz (bei dem beide Organismen verletzt werden).

Blatthüpfer-Nymphen, die von einer Armee von Fleischameisen geschützt werden. Die Ameisen ernähren sich von den Sekreten der Nymphen
Blatthüpfer-Nymphen, die von einer Armee von Fleischameisen geschützt werden. Die Ameisen ernähren sich von den Sekreten der Nymphen

Arten der Symbiose

Zu den verschiedenen Formen der Symbiose gehören

Typ 1: Partner halten ihre Körper getrennt

Die Symbiose nützt nicht immer beiden Partnern. Das kann passieren:

  • Parasitismus, bei dem die Vereinigung Nachteile für einen der beiden hat. Einer kann den anderen sogar zerstören oder töten. (+ –)
  • der Mutualismus, bei dem die Vereinigung Vorteile für beide hat (+ + +)
  • Kommensalismus, bei dem ein Mitglied der Vereinigung profitiert, während das andere nicht betroffen ist (+ 0)
  • Wettbewerb, bei dem beide Mitglieder der Vereinigung um Lebensmittel oder andere Bedürfnisse kämpfen. (– –)

Typ 2: Partner leben als ein Organismus

Diese Art der Symbiose wird als Endosymbiose bezeichnet. Beispiele sind:

  • Rhizobien: Stickstoff-fixierende Bakterien, die in Wurzelknöllchen von Pflanzen der Erbsenfamilie leben.
  • Einzellige Foramen, die eine einzellige Alge im Inneren der Zelle enthalten. Dies ist "fakultativ", d.h. sie können es tun oder auch nicht. Eine weitreichendere Version ist die idioplastische Endosymbiose. Hier verzehrt der Foram die Alge, hält aber seine Chloroplasten in funktionsfähigem Zustand.
  • Grünalgen im Inneren von marinen Polychaete-Würmern.
  • Einzellige Algen in riffbildenden Korallen.
  • Bakterien im Inneren der Eingeweide von Insekten und Wirbeltieren, die pflanzliche Zellulose verdauen. Diese sind "obligate" Symbionten, d.h. der Wirt muss sie haben.
  • Flechte: Pilz+Alge oder Bakterium.
  • Mykorrhiza: Pilzhyphen und Wurzeln von Bäumen.

Fast sicher ist, dass sich daraus die Eukaryotenzelle gebildet hat. Das ist die Art von Zelle, aus der alle Tiere und Pflanzen bestehen. Die Organellen im Inneren der Zelle, wie Mitochondrien und Chloroplasten, enthalten etwas DNA. Diese DNA ist der Überrest eines einst getrennten Bakteriums. Die Theorie besagt, dass die Eukaryotenzelle durch die Fusion mehrerer Bakterien oder Archaeen entstanden ist.

Dardanus pedunculatus Einsiedlerkrebs mit symbiotischen Anemonen Calliactis sp. an seinem Panzer. Die Anemonen bieten mit ihren Stachelzellen Schutz, und der Krebs verleiht ihnen Beweglichkeit.
Dardanus pedunculatus Einsiedlerkrebs mit symbiotischen Anemonen Calliactis sp. an seinem Panzer. Die Anemonen bieten mit ihren Stachelzellen Schutz, und der Krebs verleiht ihnen Beweglichkeit.

Drei Arten von symbiotischen Beziehungen: kommensalistisch (I), parasitär (II) und mutualistisch (III)
Drei Arten von symbiotischen Beziehungen: kommensalistisch (I), parasitär (II) und mutualistisch (III)

Clownfisch in seiner Seeanemone
Clownfisch in seiner Seeanemone

Rhizobien-Bakterien in Knöllchen fixieren Stickstoff
Rhizobien-Bakterien in Knöllchen fixieren Stickstoff

Monotropa uniflora , eine blühende Pflanze, die bestimmte Pilze parasitiert.
Monotropa uniflora , eine blühende Pflanze, die bestimmte Pilze parasitiert.

Beispiele für Symbiose

  • Ein Beispiel für eine gegenseitige Symbiose ist die Beziehung zwischen Clownfischen, die zwischen den Tentakeln tropischer Seeanemonen leben. Der Clownfisch schützt die Anemone vor anderen Fischen. Die Ausscheidungen der Clownfische liefern lebenswichtige Nährstoffe, und sie können die Sauerstoffversorgung ihrer Wirte auch nachts erhöhen. Die stechenden Tentakel der Anemone schützen den Anemonenfisch vor seinen Räubern. Ein spezieller Schleim auf dem Clownfisch schützt ihn vor den stechenden Tentakeln des Anemonenfisches.
  • Ein weiteres Beispiel ist die Grundel, die manchmal mit einer Garnele zusammenlebt. Die Garnele gräbt und säubert eine Höhle im Sand, in der sowohl die Garnele als auch die Grundel leben. Die Garnele ist fast blind und an der Oberfläche für Raubtiere anfällig. Wenn sich ein Raubtier nähert, berührt die Grundel die Garnele mit ihrem Schwanz als Signal. Wenn dies geschieht, ziehen sich sowohl die Garnele als auch die Grundel schnell in den Bau zurück.
  • Eine Flechte ist eine innige Kombination eines Pilzes mit einer Alge. Die Alge lebt im Inneren des Pilzes, der die Alge haben muss, um zu überleben. Die Alge hingegen kann aus eigener Kraft überleben. Das Ergebnis der Vereinigung ist eine flache, farbige Flechte, die auf Felsen und anderen Oberflächen im Freien wächst.
  • Pflanzenfresser sind Wirte für Darmbakterien, die ihnen bei der Verdauung von Pflanzenmaterial helfen. Die Zellwände von Pflanzen bestehen aus Zellulose, und fast kein Tier hat ein Enzym zur Verdauung dieses Materials entwickelt. Daher sind die Bakterien zumindest für Pflanzenfresser, die Blätter fressen, unerlässlich.
  • Einige Ameisenarten "züchten" Blattläuse, schützen sie vor Raubtieren und bringen sie von einem Futterplatz zum anderen. Die Ameisen verzehren die süße, klebrige Flüssigkeit, die die Blattläuse nach dem Saugen des Pflanzensaftes absondern.

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