공생 : 복잡하다

많은 유기체는 그 안에 사는 미생물과 공존 관계에 잠겨 있습니다. 그러나 때때로이 상주 미생물이 더 작은 손님에게 숙주 역할을합니다.

예술 : Natalya Zahn

열대 공황 풀, 일명 dichanthelium lanuginosum에 대해 들어 보셨습니까? 아마 아닙니다. 그러나 미국 서부의 옐로 스톤 국립 공원을 방문했다면 공원의 간헐천 분지, 지열 샘 또는 진흙 남비의 황무지에서 터무니없는 잎이 튀는 것을 볼 수 있습니다. 잔디의 이름은 열이 나는 기질에 대한 힌트를 제공합니다. 공원의 타오르는 지열 토양에서 생존 할 수있는 식물은 거의 없습니다.

이유에 대한 답은 공생의 개념에 있습니다.

"공생"이란 무엇입니까?

1870 년대 후반, 독일 과학자 Albert Frank와 Heinrich Anton de Bary는 생물학에“공생”이라는 용어를 도입했습니다. "함께"와 "생존"에 대한 그리스어에서, 그것은 유기체들 사이에서 새롭게 식별 된 종류의 관계를 설명하기위한 것이었다. 과학자들이 발견 한 이끼는 실제로 친밀하고 상호 유익한 동맹의 곰팡이와 조류로 구성되어 있습니다. 조류는 곰팡이를 위해 음식을 만들기 위해 햇빛을 사용하는 반면, 곰팡이는 미네랄, 물 및 보호소를 제공합니다. 혁신적인 발견으로 판명되었습니다.

그로부터 1 세기 이상 동안, symbioses는 거의 모든 유기체의 발달과 생존에 필수적인 역할을하는 것으로 밝혀졌습니다. 인간, 동물, 식물, 산호 및 곤충은 모두 미생물에 크게 의존하며, 그 결과 미생물에 의존합니다. 인간과 동물의 건강을 지원하는 장내 세균, 산호초에 힘을주는 조류, 또는 세포를 가동시키는 미토콘드리아를 고려하십시오. 이 미생물 군집과의주고받는 관계는 지구상의 삶에 필수적이라는 것이 밝혀졌습니다. 그것들은 사실 너무나 보편적이며, 올해 초 일부 과학자들은 다윈의 생명 나무를 도매로 재 매핑하여 그것들을 고려할 것을 촉구했습니다.

"러시아 인형"공생

미생물과 함께 일부 공생체가 정교하게 얽힌 것을 이해하려면 소위 러시아 인형 공생체를 살펴 보는 것이 도움이됩니다. 그들이 명명 된 밝은 색의 민속 예술 인형과 마찬가지로,이 파트너십의 유기체는 때때로 중첩 내생 생물로도 알려진 다중 종 배열에서 다른 내부에 꼭 맞습니다. 곤충 또는 식물 숙주는 곰팡이, 바이러스 또는 박테리아를 함유 할 것이며,이 곰팡이는 다른 곰팡이, 바이러스 또는 박테리아를 포획하고 공동 생존을 보장하기 위해 협력합니다. 이 무료 히치하이커는 호스트가 척추 동물 혈액 또는 식물 수액 또는 나무와 같은 소화하기 어려운 특정 음식을 대사하도록하거나, 숙주가 침략자로부터 방어하거나 극한 환경에서 생존 이점을 제공하도록 도울 수 있습니다.

거의 끓는 온도에서 살아남을 수있는 잔디?

옐로 스톤 공원의 지글 지글 한 토양을 좋아하는 공황 잔디를 가져 가십시오. 과학자들은 내 생균 곰팡이가 잔디 안에서 자라고 잔디와 곰팡이가 화씨 149도 이상의 온도에 저항 할 수 있다는 것을 오랫동안 알고있었습니다. 혼자서도 어느 유기체도 열을 흡수 할 수 없습니다. 분리 될 때 100도 이상 생존 할 수 없습니다. 그러나 2006 년에 NIH의 자금 지원을받은 과학자들은 그 곰팡이 안에 사는 바이러스를 확인했습니다. 두 파트너 간의 평생 결혼처럼 보이는 것은 사실 일종의 일부 다처제였습니다. 바이러스가 제거되면 곰팡이와 잔디 모두 내열성을 잃었습니다. 바이러스가 다시 도입되면 내열성이 회복되었습니다. 이 관계에서 바이러스가하는 정확한 부분은 완전히 이해되지는 않았지만, 연구원들은 트레할로스, 글리신 베타 인 및 타우린과 같은 유기체가 극심한 체액 불균형을 견뎌내는 데 도움이되는 삼투 보호 제가 관여 할 수 있다고 생각합니다. 멜라닌이라고하는 안료는 암석 곰팡이의 스트레스 내성을 높이고 열 충격 단백질이 역할을 할 수 있다고합니다.

박테리아의 회전 캐스트는 영양소가 적은 식단에서 Mealy Bugs 생존을 돕는다

때때로, 이러한 삼중 항 배열의 파트너는 기술적으로 서로 없이는 살 수 없지만 약속 문제가 있습니다. 예를 들어, 대부분의 밀충에는 특정 필수 영양소를 제조하기 위해 협력하는 다른 박테리아 내에 중첩 된 박테리아가 포함되어 있습니다. 예를 들어, 숙주와 그 내부 거주자 각각은 페닐알라닌이라는 필수 아미노산을 제조하는 데 필요한 9 가지 유전자 중 하나 이상을 함유하고 있으며, 그 없이는 벌레가 전형적인 영양이 부족한식이에서 생존 할 수 없습니다. 일부 연구자들은 코-심 볼트가 아미노산 합성을 완료하기 위해 그들 사이의 대사 물을 운반해야한다고 추측했다. 그럼에도 불구하고, 특정 박테리아가 밀집 충과 함께 어떤 종류의 박테리아가 시간이 지남에 따라 종을 가로 질러 이동했습니다. Tremblaya라고하는 버그 인 외부 박테리아는 일정하게 유지되는 반면 내부 박테리아의 정체성은 매우 다양합니다. 과학자들은 이것을 많은 사람들이 현재 거주자의 DNA에 의존 할뿐만 아니라 더 이상 그들 안에 존재하지 않는 박테리아의 DNA를 포함하기 때문에 도난당한 DNA를 만드는 데 도움이되기 때문에 이것을 알고 있습니다 현재 거주자가 할 수없는 영양소. 그러나 내부 박테리아와 DNA가 얼마나 정확하게 들어오고 나가는 지에 대해서는 아직 정확히 이해되지 않았습니다.

삼중 항 배열의 파트너 중 일부는 환경을 통해 호스트를 식민지화하거나 호스트 DNA에 통합되는 반면, 우리는 mealybugs에서 본 것처럼 다른 호스트는 사회적으로, 한 호스트에서 다음 호스트로, 또는 호스트 셀과 함께 나누어집니다. 마지막 두 가지 수단은 흰개미에 의해 사용되는데, 흰개미는 장내 미생물제 (아메바와 같은 원 생생 물자)가 자신의 박테리아 공생체를 함유하고 있습니다. 박테리아와 원생 생물이 함께 흰개미가 나무를 소화하도록 노력합니다. 흰개미가 번식 할 때마다 장내가 번식 할 때마다 대부분의 장내 생식자가 상실되지만, 생식자는 흰개미 식민지 구성원간에 음식이나 액체를 옮기는 동안 재입고됩니다. (흰개미와 다른 사회적인 곤충은 일반적으로 트로 필락 시스 (trophylaxis)라고 불리는 과정 인 역류성 액체 음식의 교환에 관여한다.) 박테리아 내생 포자는 흰개미의 원생 생물이 분열하여 스스로 번식 할 때마다 나뉘어진다.

그것은 무엇을 의미합니까?

러시아 인형 배열은 어떻게 진화 했습니까? 과학자들이 여전히 수수께끼를 풀고있는 질문이지만, 적어도 흰개미와 그 공생체에있어서, 그 과정은 종들이 여전히 현재 형태로 발전하는 동안 일어났던 것으로 보인다. 2007 년 Molecular Ecology에 발표 된 논문에서 국제 과학자 팀은 유전자 분석에 기반한 흰개미, 원생 생물 및 박테리아의 공종 과정을 설명했습니다. 다종 공생에서 공동 종 분화에 대한 첫 번째 연구였습니다.

다종 공생은 우리가 알고있는 것보다 더 일반적 일 수 있습니다. 작년에, 연구자들은 대부분의 이끼가 하나가 아닌 두 개의 곰팡이를 함유하고 있음을 발견했습니다. 이끼가 상호 이익이되는 동맹에 대한 연구를 시작한 것을 감안할 때 매혹적인 통찰력입니다.

I Contain Multitudes는 놀랍고 숨겨진 마이크로 바이 옴 세계를 탐험하기위한 멀티 파트 비디오 시리즈입니다. 이 시리즈는 과학 작가 Ed Yong이 주최하고 HHMI Tangled Bank Studios가 Room 608과 관련하여 제작했습니다.