ΜΙΚΡΟΒΙΑ ΙΟΙ ΚΟΡΟΝΟΙΟΙ : Κεφάλαιο 5 . Μικροοργανισμοί και οι σχέσεις τους: Συμβιωτικές, ενδοσυμβιωτικές, αμοιβαιότητα, ομοσιτισμός, παρασιτισμός

ΜΙΚΡΟΒΙΑ ΙΟΙ ΚΟΡΟΝΟΙΟΙ :  Κεφάλαιο 5 . Μικροοργανισμοί και οι σχέσεις τους:  Συμβιωτικές, ενδοσυμβιωτικές,  αμοιβαιότητα, ομοσιτισμός, παρασιτισμός

της Δήμητρας Σπανού χημικού καθηγήτριας στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

 

υπό κατασκευή

 

 

από το ΜΙΚΡΟ ΗΜΕΡΟΛΟΓΙΟ του 2018  Με οδηγίες χρήσης 

Και τότε...οι άνθρωποι αποφάσισαν να επιστρέψουν στον γραπτό λόγο, τους αριθμούς και τα γεωμετρικά σχήματα. Τα ξανάφεραν πίσω στη ζωή τους, εκεί που παντοτινά ανήκαν.Τελικά ομορφιά και μαγεία υπάρχουν σ' όλα τα πράγματα. Τα πάντα έχουν τους μπελάδες τους και την ομορφιά τους.

Οι εξωγήϊνοι απάντησαν %^#*&^)($@&^%  πουσε ελεύθερη μετάφραση σημαίνει:"παρά τρίχα τη γλυτώσατε μάγκες, είχατε αρχίσει να παίρνετε την κάτω βόλτα κι εμείς είχαμε αρχίσει να ανησυχούμε. ...Άντε μπράβο

Γιάννης Καλοκύρης Ο μύτος της Αριάδνης

 

 

Ο κόσμος των μικροοργανισμών έχει σαν χαρακτηριστικά του το απειρικό πλήθος των αριθμών τους, το εξαιρετικά μικρό μέγεθός τους,  την ασύγκρητα μεγαλύτερη ταχύτητα των λειτουργιών τους,  την εξ ορισμού  μεταλλακτική τους  ικανότητα με αποτέλεσμα μια εντυπωσιακά γρήγορη  εξέλιξή τους,  αλλά και τις απείρως πολυπλοκότερες σχέσεις που έχουν μεταξύ τους που όπως θα φανεί, ήταν η βασική αιτία  στην εξέλιξη της ζωής και του περιβάλλοντος στον πλανήτη. 

Οι σχέσεις των μικροοργανισμών μεταξύ τους

Πλήθος σχέσεων αμοιβαίου όφελους των μικροοργανισμών και  των οικοσυστημάτων : συμβίωση, αλληλοβοήθεια, ομοσιτισμός, ανταγωνισμός, συναγωνισμός, παρασιτισμός, θήρευση

 

Συμβίωση

Η συμβίωση αναφέρεται σε μια στενή και παρατεταμένη σχέση των οργανισμών (και μικροοργανισμών βέβαια) διαφορετικών ειδών

Μπορεί να είναι απλά μια συνύπαρξη, και ομαλή ανάπτυξη,  χωρίς να επιρρεάζει το ένα είδος το άλλο

Αλλά μπορεί να συμβαίνει και το αντίθετο, και η ύπαρξη του ενός παίζει καθοριστικό ρόλο στην ύπαρξη του άλλου είδους.

 

Αμοιβαιότητα

 Αν  στη συμβίωση έχουμε επωφελείς επιδράσεις μεταξύ ειδών και ατόμων τότε έχουμε  αμοιβαιότητα. 

Αυτή όμως  η αμοιβαιότητα σχέσεων μπορεί να μην είναι  απαραίτητα συμβιωτική και τότε λέγεται αμοιβαία αλληλεπίδραση.

 Για την αμοιβαιότητα ,τα εκατέροθεν κέρδη από την συμβίωση μπορεί να είναι άμεσα ή μακροπρόθεσμα ώστε δεν μπορούν να προσδιοριστούν άμεσα

ΟΙ προυποθέσεις για καθαρή αμοιβαιότητα είναι περιορισμένες και απαιτούν συχνά μηχανισμούς σταθεροποίησης.

Επίσης, η αμοιβαίτητα περιλαμβάνει ένα ευρύ φάσμα σχέσεων δυο διαφορετικών ειδών οργανισμών που αρχίζουν από   σχέσεις αμοιβαιότητας προς όφελος  και των δύο  έως σχέσεις   παρασιτισμού που σχετίζεται με τα είδη που συμβιούν και μεταβάλλεται ενίοτε με την πάροδο του χρόνου

Παρ όλα αυτά, η αμοιβαία συμβίωση εξελίσει την αλληλεξάρτηση των ειδών και οι αμοιβαίες συμβιωτικές σχέσεις  είναι πάρα πολλές, διαδεδομένες , οικολογικά σημαντικές και στηρίζουν την βιοποικιλότητα και την ισορροπία των οικοσυστημάτων. 

Η αμοιβαία συμβίωση  μπορεί να επιταχύνει την εξέλιξη μέσω της συγχώνευσης και τελικής δημιουργίας νέων ειδών.

Λειχήνας | Science Wiki | Fandom

Αναφορά ειδών λειχήνων. Μορφές λειχήνας και τα ονόματά τους. Όπου  μεγαλώνουν λειχήνες

Makrobiotische Ernährung: Wie sie funktioniert und was sie bewirkt |  Wunderweib

 
Λειχήνας | Science Wiki | Fandom
 

 

 

 

 

 

 

 

Παραδείγματα συμβιωτικών οργανισμών είναι οι λειχήνες . 

 Δημιουργούνται από την συνεργασία πράσινων φυκών ή κυανοβακτηρίων από την μια με νηματοειδείς μύκητες ή μανιτάρια από την άλλη. Συνήθως ο μύκητας σχηματίζει το μεγαύτερο μέρος του σώματος των λειχηνών

 

 

 

 Η ενδοσυμβίωση των μικροοργανισμών

Πρωτογενής και δευτερογενής ενδοσυμβίωση

Έχει παρατηρηθεί ότι, οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια, έχουν πολλές ομοιότητες με τα βακτήρια όπως διπλή εξωτερική μεμβράνη και κυκλικό DNA. Θεωρείται ότι πολλοί πιο εξελιγμένοι μικροοργανισμοί που εμφανίστηκαν στην Γη στην συνέχεια, προήλθαν από ενδοσυμβίωση  μικροοργανισμών.

Έτσι η ενδοσυμβίωση αποτελεί μια πρωταρχική δύναμη για την εξέλιξη των ευκαρυωτικών κυττάρων, αν και οι μοριακοί μηχανισμοί για την πρόκληση ενδοσυμβίωσης δεν είναι ακόμη γνωστοί.

Endosymbiosis - an overview | ScienceDirect Topics

 

Η ενδοσυμβίωση ανάγεται σε εποχή κυανοβακτηρίων 3.3 δισεκατομύρια χρόνια πριν και 

διακρίνεται σε πρωτογενή και δευτερογενή

Στην πρωτογενή ενδοσυμβίωση ο ένας οργανισμός όπως ένα κυανοβακτήριο,  εισέρχεται μέσα σε έναν άλλον ετερότροφο προκαρυωτικό μικροοργανισμό. Συνήθως τοκυανοβακτήριο χάνει την δεύτερη μεμβράνη του και τελικά καταλήγει να περιβάλεται από την μεμβράνη του ξενιστή. Ο ξενιστής  έχει τώρα εξασφαλίσει την τροφή του εφόσον το κυανοβακτήριο έχει διατηρήσει την ικανότητά του να απορροφά ηλιακή ακτινβολία και να φωτοσυνθέτει . Πιθανόν να έχει κάτι κι αυτός να προσφέρει οπότε έχουμε μια αμοιβαία εξυπηρετική σχέση 

Μια τέτοια μακροχρόνια συμβιωτική σχέση, μπορεί να συντονίσει ακόμα και κυτταρικές λειτουργίες των δυο οργανισμών (ξενιστή και φιλοξενούμενου. Στον φιλοξενούμενο συνήθως καταστέλονται οι ρυθμοί πολλαπλασιασμού ώστε να ακολουθήσουν αυτόν του ξενιστή

Ο συγχρονισμός των κυτταρικών διαιρέσεων τόσο των φυκών όσο και των ξενιστικών κυττάρων είναι καλά συντονισμένος (Kadono et al., 2004; Takahashi et al., 2007). Για το λόγο αυτό, τα συμβιωτικά φύκια μπορούν να κληρονομηθούν στα θυγατρικά κύτταρα

Δημιουργούνται ακόμα και προσαρμογές για την καλλίτερη συμβίωση

Τα κύτταρα Paramecium bursaria φιλοξενούν αρκετές εκατοντάδες συμβιωτικές Chlorella spp. στο κυτταρόπλασμά τους (Εικ. 2.1Α). Στο P. bursaria, κάθε συμβιωτικό άλγη περικλείεται σε μια μεμβράνη κενού (PV) που προέρχεται από τη μεμβράνη του πεπτικού ξενιστή κενού (DV), η οποία παρέχει προστασία από λυσοσωμική σύντηξη

 Η δευτερογενής ενδοσυμβίωση καταλήγει σε ευκαρυωτικά φωτοσυνθετικά κύτταρα

Στην δευτερογενή ενδοσυμβίωση που συνήθως συμβαίνουν για  ανάλογα αίτια -εξασφάλισης τροφής από τις φωτοσυνθετικές ικανότητες του εγκολπούμενου κυττάρου-,

ένα πρωτογενές κύτταρο- ξενιστής, καταπίνει ένα φωτοσυνθετικό άλγος. Το άλγος διαθέτει χλωροπλάστες με δύο μεμβράνες, πυρήνα και άλλα οργανίδια. Το κύτταρο - ξενιστής, που είναι ένας ετερότροφος μικροοργανισμός, χρειάζεται μόνο τους χλωροπλάστες για εξασφάλιση ενέργειας. Η σχέση σε αυτήν την περίπτωση, εξελίσεται σε αιχμαλωσία και γονιδιακό ακρωτηριασμό του αιχμαλώτου μικροοργανισμού ώστε να μην μπορέσει να δραπετεύσει. Χρήσιμα γονίδια από τον φιλοξενούμενον οργανισμό, αποσπώνται και μεταφέρονται στον ξενιστή

 Πρωτείνες που πρασκευάζονται στα ριβοσώματα του ξενιστή είναι ή έκφραση γονιδίων του εγκολπούμενου κυττάρου που έχουν περάσει στο DNA του ξενιστή.

Αλλά και  οργανίδια του ξενιστή εκφυλίζονται. Ο αιχμάλωτος μικροοργανισμός ζει πλέον σαν ανάπηρος μέσα στον ξενιστή. 

Αυτό βέβαια μπορεί να έχει και παρενέργειες. .

Από την δευτερογενή ενδοσυμβίωση στην μείωση και την μετατροπή σε παράσιτο

Σε κάποιες περιπτώσεις   υπάρχουν παρενέργειες όπως θα δούμεστη συνέχεια

Η διατήρηση του αμοιβισμού μεταξύ ξενιστή και συμβιώτη δεν διατηρείται πάντα αν δεν μοιράζονται 

και δεν θα δημιουργούν έναν σταθερό αμοιβαισμό εάν ο ξενιστής και ο symbiont δεν μοιραστούν ένα σταθερό κοινό συμφέρον. Ελονοσία, η βασίλισσα των παρασιτικών λοιμώξεων | In the Nucleus

 

Είναι  ενδιαφέρουσα η περίπτωση του πλαστίδιου της ελονοσίας που είναι εκφυλισμένος μή φωτοσυνθετικός χλωροπλάστης έχασε την ικανότητα της φωτοσύνθεσης λόγω παρατεταμένης δευτερογενούς ενδοσυμβίωσης μέσα στο 

 μονοκύτταρο ευκαρυωτικό πλασμώδιο  της ελονοσίας ή apicoplast από την οικγένεια Phylum  apikoplexa. Αυτά,  και παρ' ότι ζουν σε σκοτεινό περιβάλλον όπως είναι το εσωτερικό του ανθρώπου και του κουνουπιού, διαθέτουν τα πλαστίδια, με κυκλικό DNA  μη φωτοσυνθετικών εκφυλισμένων χλωροπλαστών

Πιστεύεται ότι αρχικά ο πρόγονος του πλασμώδιου είχε καταπιεί ένα πλαστίδιο που είναι ένα φωτοσυνθετικό άλγος, αλλά στην πορεία αυτό έχασε την φωτοσυνθετική του ικανότητα, είχαν όμως αναπτυχθεί σχέσεις αλληλοεξάρτησης με τον ξενιστή.

 Τα apicoplas συνεργάζονται με τα πλαστίδια  εφόσον ένζυμα που κωδικοποιούνται στον πυρήνα τους  μεταβιβάζονται  στα πλαστίδια για την σύνθεση λιπιδίων.

Πως κάποια φυτοφάρμακα μπορούν να επιρρεάζουν τέτοιους ενδοσυμβιωτικούς μικροοργανισμούς

Έτσι, ψεκασμοί με ζιζανιοκτόνα που εμποδίζουν την σύνθεση λιπαρών οξέων στους χλωροπλάστες των φυτών, επιρρεάζουν ταυτόχρονα και τα πλασμώδια αλλά και  άλλους παρεμφερείς μικροοργανισμούς όπως το Toxoplasma και το kryptosporidium

Για τον τρόπο που παρεμβαίνουν τα φυτοφάρμακα - ζιζανιοκτόνα στην σύνθεση λιπαρών οξέων σε φυτά αναφέρουμε σαν παράδειγμα το ζιζανιοκτόνο clodinafop που στοχεύει στο ένζυμο σύνθεσης λιπαρών ακετοκαρβοξυλάση όπως κι την τρικλοζάνη που αναστέλει κάποιο 'αλλο ένζυμο της σύνθεσης λιπαρών οξέων.

Αλλά και με άλλους βιοχημικούς τρόπους επιρρεάζοντας τα φυτά, επιδρούμε σε βακτήρια όπως αυτόν της παρεμπόδισης της ισοπρενικής οδού που υπάρχει και σε φυτά αλλά και σε βακτήρια  

Η ενδοσυμβίωση αερόβιων πορφυρών βακτηρίων 2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, 

που οδήγησε σε ευκαρυωτικούς αερόβιους οργανισμούς που διέθεταν μιτοχόνδρια

Πρώην ελεύθερα πορυρά βακτήρια που διέθεταν  εξειδικευμένον μεταβολιστικό μηχανισμό, εγκολπώθηκαν και αιχμαλωτήστηκαν από πρωταρχικά  κύτταρα χωρίς μιτοχόνδρια. Από τη δευτερογενή αυτή συμβίωση προέκυψαν εξελιγμένα ευκαρυωτικά κύταρα που επιτελούσαν αερόβια ανπνοή. Η ενδοκυττάρωση αυτή ήταν τόσο επιτυχιμένη ώστε τα αρχικά κύτταρα έπαχαν να υπάρχουν. Έτσι δεν υπάρχουν πραγματικές αποδείξεις ούτε απολιθώματα ούτε από το γονιδίωμα, αλλά ούτε και ενδιάμεσα είδη που να γεφυρώνουν το χάσμα. Το ενδοσυμβιωτικό και ο ξενιστής δεν εκμεταλλεύτηκαν τις σχέσεις τους το πρώτο να αρχίσει να πολλαπλάσιάζεται και ο δεύτερος να το χωνέψει  και η συμβίωση έδωσε μια πιο εξελιγμένη μορφή ζωής. Από τη στιγμή της συγχώνευσης έγινε μια μετάβαση από ανεξάρτητη σε εξαρτημένη σχέση (με πυρηνική μεταφορά). Το ενδοσυμβιωτικο βακτήριο αποτελεί στην συνέχεια το μιτοχόνδριο του συνδυασμένου νέου κυττάρου. Από τον ξενιστή στο μιτοχόνδριο εισέρχεται ¨καυσιμη ύλη" με την μορφή του διτανθρακικών μονάδων και παράγεται το ATP που είναι η γνωστή ενεργειακή πηγή των κυττάρων και που αντλείται από τον ξενιστή

 

 

ΠΗΓΕΣ

Τι θα έβλεπε η Αλίκη στην χώρα των φυτών  Γιάννης Μανέτας

https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/symbiotic-relationship

https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/endosymbiosis

https://www.sciencedirect.com/topics/immunology-and-microbiology/endosymbiosis

https://link.springer.com/article/10.1186/s13062-017-0190-5

https://link.springer.com/referenceworkentry/10.1007%2F978-3-319-16999-6_3050-1

https://academic.oup.com/femsle/article/366/12/fnz148/5528313

https://www.sciencedirect.com/topics/agricultural-and-biological-sciences/mutualism

https://science.fandom.com/el/wiki/%CE%9B%CE%B5%CE%B9%CF%87%CE%AE%CE%BD%CE%B1%CF%82

                                              

https://nucleus2012.wordpress.com/2016/05/16/%CE%B5%CE%BB%CE%BF%CE%BD%CE%BF%CF%83%CE%AF%CE%B1-%CE%B7-%CE%B2%CE%B1%CF%83%CE%AF%CE%BB%CE%B9%CF%83%CF%83%CE%B1-%CF%84%CF%89%CE%BD-%CF%80%CE%B1%CF%81%CE%B1%CF%83%CE%B9%CF%84%CE%B9%CE%BA%CF%8E%CE%BD/
https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9B%CE%B5%CE%B9%CF%87%CE%AE%CE%BD%CE%B1

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%9B%CE%B5%CE%B9%CF%87%CE%AE%CE%BD%CE%B1

 

 Symbiosis and Mutualism | SpringerLink

Είδη σχέσεων των μικροοργανισμών στο υδάτινο περιβάλλον Οι μικροοργανισμοί που ζουν και αναπαράγονται στο ίδιο κλειστό σύστημα παρουσιάζουν συχνά ορισμένα είδη σχέσεων ανάμεσά τους. Οι σχέσεις αυτές είναι οι εξής (Kevin N., 2013):  Συμβίωση (Symbiosis): Η ομαλή ανάπτυξη των ειδών χωρίς να επηρεάζει αρνητικά το ένα το άλλο.  Αλληλοβοήθεια (mutualism): Συνεργασία, δηλαδή, αμοιβαία βοήθεια ανάμεσα σε κάποια είδη μικροοργανισμών με στόχο το κοινό συμφέρον.  Ομοσιτισμός (commensalism): Η σχέση στην οποία το ένα είδος επωφελείται ενώ το άλλο δεν επωφελείται αλλά ούτε ζημιώνεται.  Ανταγωνισμός (antagonism): Σχέση η οποία στηρίζεται στην αναστολή ανάπτυξης ενός είδους από ένα άλλο  Συναγωνισμός (competition): Σχέση που βασίζεται στην «πάλη» για τροφή ανάμεσα σε δύο είδη που τρέφονται με τα ίδια θρεπτικά.  Παρασιτισμός (Parasitism): Σχέση στην οποία το ένα είδος είναι το παράσιτο το οποίο αναπτύσσεται και επιβιώνει σε βάρος ενός άλλου είδους που αποτελεί τον ξενιστή. 8  Θήρευση (predation): Σχέση στην οποία το ένα είδος είναι τροφή του άλλου, σχέση θηρευτή – θηράματος

file:///C:/Users/dimsp/Downloads/Kalemi_Evaggelia_Dip_2015%20(1).pdf

Λειχήνας | Science Wiki | Fandom