Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Ноября 2013 в 13:17, реферат
Симбиоз или сожительство двух организмов,— одно из интереснейших и до сих пор еще во многом загадочных явлений в биологии, хотя изучение этого вопроса имеет уже почти столетнюю историю. Явление симбиоза впервые было обнаружено швейцарским ученым Швенденером в 1877 г. при изучении лишайников, которые, как выяснилось, представляют собой комплексные организмы, состоящие из водоросли и гриба. Термин “симбиоз” появился в научной литературе позднее. Симбио́з — это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов.
Федеральное государственное
образовательное бюджетное
Реферат
«Сотрудничество в эволюции»
Новосибирск, 2012 г.
Введение
Симбиоз или сожительство двух организмов,— одно из интереснейших и до сих пор еще во многом загадочных явлений в биологии, хотя изучение этого вопроса имеет уже почти столетнюю историю. Явление симбиоза впервые было обнаружено швейцарским ученым Швенденером в 1877 г. при изучении лишайников, которые, как выяснилось, представляют собой комплексные организмы, состоящие из водоросли и гриба. Термин “симбиоз” появился в научной литературе позднее. Он был предложен в 1879 г. Де Пари. Симбио́з (от греч. συμ- — «совместно» и βίος — «жизнь») — это тесное и продолжительное сосуществование представителей разных биологических видов.
Основная часть.
Симбиоз – это длительное тесное сожительство двух организмов разных видов, при котором они приносят друг другу взаимную пользу. Симбиоз происходит между животными, растениями, грибами или любой комбинации этих видов. Каждый организм приносит пользу другому организму, помогает ему выживать, и в то же время питается силами этого организма, поддерживая свою жизнедеятельность.
Некоторые симбионты настолько тесно прилегают друг к другу, что порой трудно понять, где заканчивается один организм и начинается другой. А в случае с растениями и животными порой практически невозможно определить, принадлежат ли организмы к классу растений, животных или сразу к двум этим классам одновременно. Большинство симбионтов даже не подозревают о том, что они помогают другому существу. Они просто стараются выжить любыми средствами – это называется инстинктом выживания, вызванного естественным отбором.
Также симбиоз можно рассматривать
как «инструментальный ящик»
для развития организмов. Деревья
нуждаются в питательных
Некоторые биологи предложили новую теорию, называемую симбиогенезом. Согласно данной теории, симбиоз может помочь людям выяснить, как на планете Земля зародилась жизнь. Приверженцы данной теории считают, что изначально произошло взаимодействие нескольких видов микробов, в результате которого появились новые виды микробов, необходимые для дальнейшего развития видов. Затем микробы эволюционировали и появилась целая сеть взаимных микробов, выполняющие роль болтика в целом механизме. В конечном счете, эти микробы объединились в одно целое. Все микробы, из которых складывалась «команда» стали частями клетки, т.е. они стали играть роль митохондрий, ядер и рибосом.
Теория симбиогенеза предполагает радикальный сдвиг представлений в эволюционной мысли. В то время как традиционная теория рассматривает раскрытие жизни лишь как процесс расхождения видов, что образование новых сложных сущностей через симбиоз прежде независимых организмов всегда представляло более мощную и важную эволюционную силу.
Этот новый взгляд заставил биологов признать существенную важность кооперации в эволюционном процессе. Если социальные дарвинисты XIX столетия видели в природе лишь конкуренцию — «окровавленные клыки и когти Природы»,— то мы сейчас начинаем рассматривать непрерывную кооперацию и взаимную зависимость всех форм жизни как центральный аспект эволюции.
Эволюционное раскрытие
жизни в ходе миллиардов лет —
это история, от которой захватывает
дух. Движимая творчеством, присущим всем
живым системам, и выраженная в
трех отчетливо различных
Многие растения нуждаются в помощи животных, которые переносят пыльцу от тычинки одного растения к другому. Для того чтобы привлечь к себе этих «опылителей» растения выпускают цветы, которые притягивают птиц и насекомых своим запахом или окраской. С одной стороны, цветок содержит нектар - сладкий и богатый энергией продукт – которым питаются насекомые, летучие мыши и птицы. Получается, что цветок обеспечивает этих животных едой, хотя с другой стороны, они приносят ему пользу, опыляя его, потому что, собирая нектар с разных цветков, насекомые переносят пыльцу.
Статья предлагает использовать естественно-научный фундамент концепции симбиоза как ведущего фактора эволюции для культурологии, как почву для возврата к классическим концепциям культуры (как некогда дарвинистский фундамент был использован для того, чтобы отказаться от них, обнаружив слабость гуманистических ценностей: не выдерживающих давления "воли к власти", по словам Хайдеггера). Такая естественно-научная база способствует утверждению понятий о сотрудничестве и взаимопомощи не как чисто идеальных, относящихся к сфере ценностей "должного", но как материалистических понятий "сущего", тесно связанных с основами жизни на Земле и существованием человека. Понятие симбиоза как основы многообразия жизни и формирования человеческой культуры выявляет онтологический статус понятий межличностной и межкультурной коммуникации. Оно возвращает почву идеям альтруизма и гуманизма как ориентирам культурного и эволюционного развития человека и человечества.
Симбиоз – основа растительной жизни
Большинство наземных растений не могут жить без симбиотических грибов, которые снабжают их необходимыми питательными веществами, в первую очередь фосфатами.
Высшие растения жили в симбиозе с грибами и бактериями в течение всей своей истории. На этом основании еще в 1970-х годах была предложена гипотеза о том, что выход растений на сушу состоялся именно благодаря симбиозу с АМ-грибами (Pirozinski, Malloch, 1975). Эта гипотеза впоследствии блестяще подтвердилась не только палеонтологическими данными, но и молекулярно-филогенетическими: анализ генов показал, что АМ-грибы происходят от общего предка, жившего 400-500 млн лет назад, т.е. как раз в то время, когда на суше появились первые растения. Генетические системы, обеспечивающие взаимодействие растений с микоризными грибами, в дальнейшем многократно менялись в связи с вовлечением в симбиоз новых грибов и бактерий. Первичная функция корней состояла в обеспечении симбиоза с почвенными микроорганизмами, и лишь потом корни приобрели способность самостоятельно усваивать питательные вещества из почвы.
По-видимому, «уже на заре эволюции наземных растений у них сложилась способность регулировать жизнедеятельность микроорганизмов, колонизирующих подземные органы». Генные системы АМ довольно универсальны (это подтверждается низкой специфичностью АМ-грибов по отношению к растениям), и впоследствии они многократно перестраивались для организации различных симбиозов в различных группах растений.
Анализ различных симбиозов вскрыл чрезвычайно многообразный характер взаимоотношений между партнерами, разную степень их влияния друг на друга. Одним из простейших случаев является поселение одних организмов на поверхности других.
Взаимоотношения гриба и водоросли в теле лишайника.
Вопрос взаимоотношения гриба и водоросли в слоевище лишайника занимал умы ученых еще в конце прошлого столетия, да и в наше время продолжает волновать лихенологов. Со дня открытия С. Швендснера прошло более 100 лет. За этот период появилось не менее десятка теорий, пытающихся объяснить отношения между грибом и водорослью, однако среди них нет ни одной общепризнанной и окончательно доказанной. С. Швенденер, обнаружив, что лишайник состоит из гриба и водоросли, предположил, что гриб в слоевище паразитируетна водоросли. Однако он ошибочно отвел грибу роль хозяина, а водоросли — раба. Но уже в те времена некоторые ученые выдвинули мысль о двустороннем паразитизме компонентов лишайника — гриба на водоросли и водоросли на грибе. При этом было высказано предположение, что гриб и водоросль в слоевище лишайника находятся в полном морфофизиологическом единстве и связаны между собой так же, как корни и листья цветковых растений. Такое сравнение, безусловно, было совсем необоснованным. Наибольшее распространение среди ученых того времени получила теория мутуалистического симбиоза. Сторонники этой теории считали, что в слоевище лишайника гриб и водоросль находятся во взаимовыгодном симбиозе: водоросль “снабжает” гриб органическими веществами, а гриб “защищает” водоросль от чрезмерного нагревания и освещения и “обеспечивает” ее водой и неорганическими солями. Однако в 1873 г. этой идеалистической теории был нанесен удар. Известный французский исследователь Е. Борне, изучая анатомическое строение слоевища лишайников, обнаружил внутри водорослевых клеток грибные отростки — гаустории, всасывающие органы гриба. Это позволяло думать, что гриб использует содержимое клеток водорослей, т. е. ведет себя как паразит. О том, что в слоевище лишайника происходит обмен веществами между грибом и водорослью, ученые стали говорить сразу после открытия двойственной природы лишайников. Применение новейших методов физиологических исследований с использованием меченых атомов углерода и азота, особых красящих веществ и некоторых других позволило установить, что гриб получает вещества, ассимилируемые водорослью, и ведет себя в слоевище лишайника как паразитический организм. Однако для существования, как самого гриба, так и лишайника в целом необходимо, чтобы водоросль, окруженная со всех сторон грибными гифами, все-таки могла жить и более или менее нормально развиваться. Если гриб начнет проявлять себя слишком активно, поражать все без исключения водоросли и, использовав их содержимое, уничтожать их, это, в конце концов, может привести к гибели всех водорослей слоевища. Но тогда, уничтожив весь свой запас питания, погибнет и сам гриб, а значит, перестанет существовать и лишайник. Гриб должен использовать лишь часть водорослей, оставляя резерв — здоровые и нормальные водоросли, содержимым которых он мог бы питаться. Учеными были замечены любопытные защитные реакции со стороны лишайниковых водорослей. Например, одновременно с проникновением гаустория в клетку водоросли эта клетка делилась. При этом плоскость деления, как правило, проходила как раз через участок, занятый гаусторием, а образовавшиеся в результате этого процесса дочерние клетки были свободны от гаусториев. Было замечено также, что обычно гриб поражает водоросли, уже достигшие определенной стадии зрелости. В молодых растущих водорослях происходит энергичное отложение веществ в оболочке клетки и быстрое ее утолщение. Эта толстая оболочка клетки фикобионта препятствует проникновению абсорбционных органов гриба. Однако большей частью защитная реакция водорослей против активности грибного компонента очень слаба. Способность водорослей нормально развиваться и даже размножаться в слоевище лишайника сохраняется скорее благодаря умеренности паразитизма самого гриба. Водоросль в слоевище лишайника, полностью изолированная от внешней среды грибной тканью, обязательно должна забирать у грибного компонента все необходимые для своего существования вещества, за исключением тех органических соединений, которые она сама вырабатывает на свету в процессе ассимиляции углекислоты. К этим жизненно необходимым для водоросли веществам относится прежде всего вода, а также минеральные соли, азотистые и некоторые другие неорганические соединения. Следовательно, водоросль в слоевище лишайника проявляет себя как паразит. Причем это вовсе не противоречит общему характеру ее питания. Как показало изучение лишайниковых водорослей в чистых культурах, многие из них, будучи большей частью автотрофными организмами, способны и к миксотрофному питанию. Таким образом, ученые считают, что водорослевый и грибной компоненты лишайника находятся в очень сложных взаимоотношениях. Микобионт ведет себя как паразит и сапрофит на теле водоросли, а фикобионт, в свою очередь, паразитирует на лишайниковом грибе. При этом паразитизм фикобионта всегда носит более умеренный характер, чем паразитизм гриба. Однако все высказанные по этому поводу точки зрения до сих пор 'остаются лишь догадками и большей частью не подтверждены экспериментально: лишайники оказались очень трудным объектом для физиологических исследований. Ученые пока не научились выращивать и поддерживать в живом состоянии слоевище лишайников в искусственных условиях. Тот контакт между грибом и водорослью, который с такой легкостью достигается в природе, никак не удается воспроизвести в лабораторных условиях. Наоборот, при переносе лишайников в лабораторию этот контакт легко нарушается и растение просто погибает. Пока лишайники являют собой единственный строго доказанный случай возникновения одного совершенно нового организма из двух. Этот факт послужил толчком для поиска синтетических форм в самых различных систематических группах растений и животных. Однако все усилия, приложенные в данном направлении, оказались пока безрезультатными. Тем не менее, предположение о возможности существования синтетических форм организмов оказалось настолько заманчивым, что в биологии появляется новое течение. В отличие от обычных, прочно утвердившихся взглядов биологов на происхождение организмов как на переход от простого к сложному путем дифференциации, зарождается новое представление о возникновении сложного организма из более простых путем синтеза. Некоторые биологи стали рассматривать растительную клетку не как продукт постепенной дифференциации протопласта, а как симбиотический комплекс, синтезированный из нескольких простых организмов. Эти идеи зародились и получили наиболее полное развитие в трудах наших отечественных ученых.
В борьбе за существование побеждает сильнейший – так считалось с момента появления теории Чарльза Дарвина. В чем ошибочность подобных рассуждений? Ни в каком даже самом жестоком коллективе, даже в российской армии или в тюрьме, невозможна борьба всех против всех. Обязательно возникают альянсы и союзы, неизбежно происходит кооперация. И наблюдая в развитие жизни на Земле, мы видим, что кооперацией пронизано все сверху донизу. Сегодня ученые выделили еще один не менее мощный двигатель эволюции. Это - симбиоз или взаимовыгодное сотрудничество организмов. Оказывается, все основные этапы качественного усложнения животной и растительной организации взял на себя именно симбиоз.
Сейчас эволюционисты-
Вывод.
Хотя науке в настоящее
время неизвестно во всех деталях, как
именно зародилась жизнь, но есть признаки,
по которым можно судить о том,
что симбиоз, кооперация разных живых
объектов была с самого начала. Есть
такая версия, что белки и нуклеиновые
кислоты, два основных класса молекул,
из которых сложены организмы, зарождались
отдельно друг от друга. Это видно
по их химическому составу: в нуклеиновых
кислотах много фосфора, но нет серы;
в белках наоборот — совершенно
нет фосфора, но есть сера. Это наводит
на мысль, что как химические молекулы
они могли появиться отдельно
друг от друга. Сегодня крупнейшие эволюционисты
и микробиологи не могут себе представить
самые первые шаги в эволюции жизни
иначе, как последовательные кооперации
и симбиозы разных химических и геохимических
циклов между собой. Это можно
назвать химическим этапом эволюции.
Он сейчас активно исследуется
Используемая литература