همزیستی و انواع آن | به زبان ساده

در این مطلب از مجله فرادرس در مورد همزیستی و انواع آن صضحبت می‌کنیم. همزیستی (Symbiosis) یک تعامل یا ارتباط نزدیک زندگی بین ارگانیسم‌ها از گونه‌های مختلف به شمار می‌آید که معمولاً دارای مزایایی برای یک یا هر دو طرف درگیر است. همزیستی گاهی ممکن است اجباری باشد که در این حالت رابطه بین دو گونه به هم وابسته است، به طوری که هر یک از ارگانیسم‌ها قادر به زنده ماندن بدون دیگری نیستند، علاوه بر این، همزیستی گاهی از نوع اختیاری به شمار می‌آيد که در آن دو گونه از طریق انتخاب در یک رابطه همزیستی قرار می‌گیرند و می‌توانند به صورت جداگانه زنده بمانند. همزیستی‌های اجباری غالباً در طی یک دوره زمانی طولانی تکامل می‌یابند، در حالی که همزیستی‌های اختیاری ممکن است، سازگاری‌های رفتاری مدرن‌تری داشته باشند و در برخی مواقع با گذر زمان همزیستی‌های اختیاری می‌توانند به همزیستی‌های اجباری تبدیل شوند.

«درون همزیستی» (Endosymbiosis) یک رابطه همزیستی است و هنگامی اتفاق می‌افتد که یکی از موجودات دخیل در همزیستی در بدن دیگری زندگی می‌کند. درون همزیستی می‌تواند در سلول (همزیستی دورن سلولی) ارگانیسم میزبان یا خارج از سلول‌ها انجام شود (همزیستی خارج سلولی) اتفاق بیوفتد.

از طرف دیگر، «اکتوهمزیستی» (Ectosymbiosis) یک رابطه همزیستی است که در آن یک ارگانیسم بر روی سطح بدن ارگانیسم میزبان زندگی می‌کند، از جمله مکان‌هایی که ارگانیسم همزیست می‌تواند بر روی بدن میزبان زندگی کند، می‌توان به پوشش دستگاه گوارش یا غدد برون ریزی مانند غده‌های مخاطی یا غدد عرق اشاره کرد.

انواع روابط همزیستی

همزیستی براساس نوع همکاری و ارتباطاتی که ارگانیسم‌های همزیست ممکن است با یکدیگر داشته باشند، می‌تواند به گروه‌ها و انواع مختلفی تقسیم شود که در ادامه به معرفی این موارد می‌پردازیم:

فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

همیاری (Mutualism)

همیاری نوعی همزیستی است که در آن هر دو شریک همزیستی از این تعامل بهره می‌گیرند و اغلب منجر به افزایش قابل توجهی در بهبود شرایط زندگی برای یک یا هر دو طرف همزیست می‌شود. همزیستی از نوع همیاری می‌تواند به صورت روابط منبع - منبع، روابط خدمات - منبع یا روابط خدمات - خدمات باشد.

همیاری منبع - منبع (همچنین به عنوان همیاری تروفیک یا همیاری تغذیه‌ای نیز شناخته می‌شود) از طریق تبادل یک منبع با منبع دیگر بین دو ارگانیسم درگیر اتفاق می‌افتد. همزیستی منبع - منبع بیشتر بین یک ارگانیسم اتوتروف (یک ارگانیسم فتوسنتز کننده) و یک ارگانیسم هتروتروف (یک ارگانیسم که برای جذب انرژی باید مواد غذایی را جذب یا مصرف کند) رخ می‌دهد. بیشتر گیاهان دارای یک همیاری تغذیه‌ای به نام یک رابطه میکروریزا یا همزیستی قارچ و ریشه هستند که به عنوان یک همزیستی بین ریشه گیاهان و یک قارچ تعریف می‌شود. قارچ ریشه گیاهان را به خدمت می‌گیرد و از کربوهیدرات‌ها، ساکارز و گلوکز موجود در ریشه استفاده می‌کند. در عوض، گیاه از توانایی بالای جذب آب و مواد معدنی قارچ‌ها برای رشد خود استفاده می‌کند.

همیاری خدمات - منبع هنگامی اتفاق می‌افتد که شریک همزیستی در ازای استفاده از منبع تغذیه طرف مقابل، خدماتی را به ارگانیسم همزیست خود ارائه می‌دهد. یکی از نمونه‌های شناخته شده این مورد، ارتباط بین گیاهان و گرده افشان‌های آن‌ها است. گرده افشان (حشرات، پرندگان، پروانه‌ها، خفاش‌ها و غیره) در هنگام قرارگیری بر روی گیاهان می‌تواند از شهد موجود در آن‌ها برای تغذیه خود استفاده کنند و در مقابل گیاه را برای تکثیر و تولید مثل در گرده افشانی یاری می‌کنند. حشرات و جانداران گرده افشان معمولا از گونه‌های مربوط به یک گونه برای تغذیه استفاده کرده و می‌توانند گرده‌ افشانی یک گونه گیاهی را به درستی انجام دهند.

یک شکل نادر از همزیستی همیاری به صورت همیاری خدمات - خدمات به وجود می‌آید. همان طور که از نام این نوع همیاری پیداست، در این رابطه هر دو شریک همزیستی یک خدمت مانند امکان پناهگاه یا محافظت از شکارچیان از یکدیگر دریافت می‌کنند. به عنوان مثال، رابطه تنگاتنگی که بین «دلقک ماهی» (Clownfish، از خانواده شقایق ماهیان) و شقایق‌های دریایی وجود دارد، شرایط هر دو شریک را در برابر محافظت از شکارچیان فراهم می‌کند.

دلقک ماهی نوعی ماده مخاطی را بر روی سطح پوست خود ایجاد می‌کند که از آزاد شدن نماتوسیست‌های شقایق دریایی جلوگیری می‌کند، این در حالی است که سایر ماهی‌ها در صورت برخورد با شقایق دریایی طعمه آن شده و از بین می‌روند. به این ترتیب شقایق دریایی به عنوان پناهگاهی برای دلقک ماهی محسوب می‌شود و می‌تواند از این ماهی در برابر خطرات جانداران دریایی دیگر محافظت کند. از سویی دیگر دلقک ماهی نیر رسوبات موجود بر روی شاخه‌های شقایق دریایی را از بین می‌برد و در برخی مواقع ماهی‌های دیگر را به دام شقایق دریایی می‌اندازد.

با این حال، تصور می‌شود که همیاری از نوع خدمات - خدمات در طبیعت به تعداد محدود وجود دارد، زیرا معمولاً یک سری ترکیبات به عنوان منبع غذایی برای همزیستی وجود دارد. در مورد همیاری دلقک ماهی و شقایق دریایی، مواد مغذی موجود در مواد زائد دلقک ماهی مواد غذایی مورد نیاز برای جلبک‌های همزیستی را تأمین می‌کنند که در درون شاخک‌های شقایق زندگی می‌کنند و از طریق فتوسنتز انرژی لازم را به شقایق می دهند. در این روش، همزیستی بسیار پیچیده است و نشان دهنده تعادل دقیقی در اکوسیستم‌ها به شمار می‌آید.

همسفرگی (Commensalism)

همسفرگی نوعی همزیستی است که در آن یک ارگانیسم از آن بهره می‌برد و اغلب به طور کامل به مواد غذایی، سرپناه یا محل استقرار آن کاملاً وابسته است و ارگانیسم دیگر در رابطه هیچ سود و زیانی ندارد و به طور کلی در همسفرگی یکی از ارگانیسم‌ها هیچ تأثیری از رابطه نمی‌گیرد.

رابطه نهنگ‌ها و کشتی چسب‌ها یاسرخاب‌ها نمونه‌ای از همسفرگی است. کشتی چسب‌ها خود را به پوست سخت نهنگ‌ها می‌چسبانند و از حرکت گسترده آن‌ها بهره می‌گیرند و با قرار گرفتن در معرض جریان‌هایی که می‌توانند از آن‌ها تغذیه کنند سود می‌برند، در حالی که نهنگ به نظر می‌رسد از حضور آن‌ها سودی به دست نمی‌آورند و از طرفی دیگر، کشتی چسب‌ها، زیانی برای نهنگ‌ها به همراه ندارند.

آمنسالیسم (Amensalism)

آمنسالیسم درست متضاد رابطه همسفرگی است. این رابطه زمانی اتفاق می افتد که زندگی یک ارگانیسم از حضور دیگری در خطر قرار گرفته و آسیب ببیند و در واقع یک ارگانیسم نه تنها هیچ سودی از یک رابطه نبرد بلکه رابطه برای ارگانیسم مضر باشد. Amensalism ممکن است شامل رقابت شود که در آن یک ارگانیسم بزرگتر، قدرتمندتر یا سازگار با محیط زیست بتواند ارگانیسم دیگری را از منبع غذایی یا پناهگاه خود خارج کند. به عنوان مثال، یک گیاه در حالی که با سرعت و ارتفاع عادی خود رشد می‌کند، ممکن است بر روی گیاه دیگر سایه ‌اندازد. از طرف دیگر، گاهی ممکن است که یک ارگانیسم مواد شیمیایی را ترشح می‌کند که به عنوان فرآورده‌های جانبی باعث از بین رفتن ارگانیسم دیگر ‌شود، اما فایده‌ای برای خود ارگانیسم ندارد، این اتفاق به طور معمول در طبیعت مشاهده می‌شود.

انگلی (Parasitism)

رابطه انگلی نوعی همزیستی غیرهمیاری یا غیرمتقابل است و زمانی اتفاق می‌افتد که یکی از ارگانیسم‌ها از امکانات ارگانیسم دیگر سود می‌برد. برخلاف رابطه شکار و شکارچی، انگل لزوماً منجر به مرگ مستقیم ارگانیسم میزبان انگلی نمی‌شود و غالباً زنده نگه داشتن میزبان برای این چرخه حیات انگل ضروری است. بعضی اوقات میزبان انگلی به دلیل تهاجم انگلی کشته می‌شوند، در این حالت، مهاجم به عنوان «انگل کشنده» (Parasitoid) شناخته می‌شود. رابطه انگلی ممکن است گاهی شامل نفوذ مستقیم ارگانیسم انگل به بدن میزبان برای تغذیه از بافت و تأثیر بر رفتارهایی باشد که به نفع انگل است یا رابطه انگلی برخی اوقات منجر به طعمه دزدی (Kleptoparasitism) می‌شود که در آن انگل مواد غذایی یا منابع دیگر میزبان را سرقت می‌کند.

همزیستی انگلی به اشکال مختلف ظاهر می‌شود. بعضی از آن‌ها نسبتاً غیر تهدیدآمیز هستند، به عنوان مثال، انگل‌های خارجی، مانند کک که از خون حیوانات بزرگتر تغذیه می‌کنند و ممکن است باعث ایجاد خارش‌های ناراحت کننده‌ای در میزبان شوند، زندگی میزبان را در خطر قرار نمی‌دهند. با این حال، انگل خارجی ممکن است به عنوان حامل یا وکتور عمل کند، به طوری که انگل‌های درونی بین سلولی مانند باکتری‌ها و ویروس‌ها را به میزبان منتقل می‌کند که اغلب باعث آسیب قابل توجه یا مرگ در میزبان می‌شوند.

جوجه گذاری انگلی (Brood Parasitism)، نوعی طعمه دزدی به شمار می‌آيد، می تواند هزینه قابل توجهی را بر اندام میزبان تحمیل کند. این مورد در پرندگان (مهمترین آن‌ها در فاخته‌ها)، حشرات و برخی از ماهی‌ها مشاهده می‌شود، در این نوع رابطه انگلی، یک انگل تخم‌های خود را در لانه میزبان قرار می‌دهد و متعاقباً غذا یا سرپناهی را که برای فرزندان میزبان در نظر گرفته شده دریافت می‌کند. جوجه گذاری انگلی می‌تواند منجر به مرگ زیاد در فرزندان میزبان شود که این امر یا به دلیل گرسنگی، رد فرزند یا ترک لانه توسط والدین میزبان، یا به دلیل بیرون کردن و از بین بردن فرزندان میزبان از لانه‌ها توسط انگل‌ها اتفاق می‌افتد.

این فرضیه وجود دارد که یک همزیستی انگلی ممکن است از دیگر اشکال همزیستی مثبت تکامل یابد. ممکن است یک شریک همزیستی از یک منبع یا خدمات استفاده کند و به همان اندازه خدمات و منبع ارائه ندهد، یا به هیچ عنوان مزایایی برای شریک همزیستی خود ایجاد نکند.

نمونه‌هایی از روابط همزیستی

برای درک بهتر هر یک از روابط همزیستی در این جا مثال‌ها و نمونه‌هایی از این روابط در طبیعت مطرح می‌شود.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه ششم (رایگان) در فرادرس

کلیک کنید

مرجان و تک سلولی زئوگزانتلا

مرجان‌ها (Corals) از حیواناتی ساخته می‌شوند که به آن‌ها پولیپ مرجان (Corals Polyps) گفته می‌شود. پولیپ‌های مرجانی همزیستی همیاری اجباری را با جلبک‌های فتوسنتز کننده به نام «زئوگزانتلا» (Zooxanthellae) یا تک سلولی‌های دینوفلاژلا دارند‌ که درون بافت مرجانی زندگی می‌کنند، این نوع همیاری کاملاً تخصصی و اجباری است. زئوگزانتلا نور خورشید را جذب کرده و آن را به اکسیژن و همچنین انرژی تبدیل می‌کند، این انرژی به شکل قند و لیپیدهایی هستند که به بافت‌های مرجانی منتقل می‌شوند و برای زنده ماندن و رشد آن‌ها مواد مغذی را فراهم می‌کنند.

در عوض‌، زئوگزانتلاها با دی اکسید کربن، فسفر و ازت به عنوان محصول فرایند متابولیک مرجان مواد غذایی خود را تهیه می‌کند. اگرچه مرجان‌ها بدون حضور زئوگزانتلا قادر به زنده ماندن نیستند، اما با تغییر مقدار مواد مغذی دریافت شده از جلبک‌ها، می‌توانند مقدار زئوگزانتلا‌های موجود در بافت‌های خود را تغییر دهند.

اگر دمای آب برای یک دوره طولانی بیش از حد زیاد شود، مرجان‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند و همه زئوگزانتلاهای خود را خارج می‌کنند و برای زنده ماندن از مواد مغذی کافی برخوردار نیستند. این امر باعث سفید شدن مرجان می‌شود.

ماهی تمیز کننده

بسیاری از ماهی‌ها توسط انگل‌های خارجی که در آب تخم ریزی می‌کنند، آلوده می‌شوند. این انگل‌ها به پوست و غدد میزبان وصل می‌شوند تا از خون میزبان تغذیه کنند. برخی از گونه‌های ماهی بسیار تخصصی، با بسیاری از گونه‌های ماهی‌های بزرگتر در روابط همزیستی همیاری اختیاری تکامل پیدا کرده‌اند، به موجب این رابطه، ماهی‌های تخصص یافته می‌توانند انگل‌های خارجی ماهی‌های بزرگ را از سطح بدن‌ آن‌ها حذف کنند و به این صورت، یک خدمت (تمیز کردن سطح) را به آن‌ها ارائه دهند.

به عنوان مثال ماهی‌هایی تحت عنوان (Bluestreak Cleaner Wrasse) که به آن‌ها (Labroides dimidiatus) نیز می‌گویند، ماهی‌های گرمسیری هستند در ایستگاه‌های تمیز کردن ماهی‌های بزرگ‌تر برای از بین بردن انگل‌های سطح بدن آن‌ها منتظر می‌مانند. ماهی تمیزکننده، رقص مخصوصی را اجرا می‌کند که ماهی میزبان را به خود جذب می‌کند و در واقع ارائه خدمت تمیز کردن را تبلیغ می‌کند. اگرچه ماهی‌های تمیزکننده با شنا کردن در داخل حفره‌های دهان حتی بیرحم‌ترین شکارچیان، خود را در معرض خطر بزرگی قرار می‌دهند، اما خدمتی که ارائه می‌دهند، آنقدر مؤثر است که به ندرت از طرف ماهی میزبان آسیب می‌بینند و ماهی‌های بزرگ به صورت مکرر سمت این ماهی‌های تمیز کننده می‌روند.

قارچ سرچماقی

قارچ‌های «سرچماقی» (Cordyceps Fungus) گونه‌ای از قارچ‌ها هستند که به عنوان گونه‌های اختصاصی بسیار گسترده انگل‌های درون سلولی حشرات و سایر بندپایان به شمار می‌آیند. میزبان این قارچ‌های انگلی حشرات هستند که همه بافت‌های میزبان را با میسیلیوم جایگزین می‌کنند. در حقیقت، آسکوکارپ (کیسه‌های هاگ) یا هاگدان (Fruiting Body) این قارچ‌ها در خارج از بدن میزبان باز می‌شوند و به این ترتیب اسپورهای تولید مثلی آن‌ها می‌توانند در محیط آزاد شوند. اغلب این نوع از قارچ‌ها بر روی یک میزبان اختصاصی (یک گونه از حشرات) عمل می‌کنند.

اسپور قارچ‌های سرچماقی به مورچه‌ها متصل می‌شوند و بافت‌های داخلی مورچه‌ها را با استفاده از آنزیم می‌شکنند، رفتار مورچه‌ها بعد از این مرحله توسط قارچ تغییر کرده و هدایت می‌شود. در این هنگام مورچه آلوده از کلونی خود در بالای درختان جدا می‌شود و پایین درختان و به سمت برگ‌ها می‌رود. زمانی که مورچه به برگ متصل می‌شود، در همان ناحیه قفل می‌شود و قارچ شروع به تغذیه از بافت‌های دیگر آن کرده و برای تولید مثل از طریق هاگدان آماده می‌شود. در این حالت مورچه می‌میرد و قارچ برای آلوده کردن سایر مورچه‌ها از آن خارج می‌شود.

روابط دیگر بین جانداران

علاوه بر روابط همزیستی، روابط دیگری مانند رابطه شکار و شکارچی و رابطه رقابتی بین جانداران وجود دارد که در این جا به طور مختصر به آن‌ها اشاره می‌شود.

فیلم آموزش جانورشناسی 1 – به زبان ساده و کاربردی در فرادرس

کلیک کنید

روابط شکار و شکارچی (Predation)

در این رابطه ارگانیسم شکارچی زندگی آزاد و غیرانگلی دارد و در صورت مواجه با شکار به طور مستقیم به آن حمله کرده و از آن برای تغذیه خود استفاده می‌کند. در این رابطه مرگ شکار حتمی بوده و فرایند شکار به سرعت انجام می‌شود.

روابط شکار و شکارچی در واقع به جریان انرژی بین دو ارگانیسم شکار و شکارچی اشاره دارد. در این رابطه شکار انرژی خود را از دست می‌دهد و شکارچی انرژی به دست می‌آورد. رابطه شکار و شکارچی انواع مختلفی دارند که در زیر به مهم‌ترین آن می‌پردازیم.

گوشتخواری (Carnivory)

یکی از مهم‌ترین گونه‌های رابطه شکار و شکارچی، گوشتخواری نام دارد. در این رابطه شکارچی می‌تواند شکار خود را کشته و آن را بخورد. از مثال‌های رایج گوشتخواری می‌توان به رابطه حیوانات بزرگ مانند کوسه، ببر یا گرگ اشاره کرد که حیوانات کوچک مانندماهی‌ها، گوزن‌ها و خرگوش‌ها را مورد شکار قرار می‌دهند.

گیاهخواری (Herbivory)

رابطه شکاری گیاهخواری شامل مصرف و تغذیه از گیاهان اتوتروف مانند گیاهان و جلبک‌های فتوسنتز کننده است. برخلاف رابطه گوشت خواری تمام جانداران گیاه خوار موجب مرگ گیاهان شکار خود نمی‌شوند. در این رابطه در برخی مواقع، گیاهی که مورد شکار قرار گرفته است نیز می‌تواند سود کند. دانه‌های میوه می‌توانند در طول منطقه‌ای که جاندار گیاه خوار حرکت می‌کنند گسترش یابد. پوسته‌های محکم دانه‌های گیاهان در طول لوله‌های گوارشی جانداران گیاهخوار شکسته شده و از بین می‌روند و برای باروری وارد خاک می‌شوند در این حالت شرایط برای جوانه زنی بسیار ایده آل است.

انگلی

رابطه انگلی نوعی از روابطه شکاری است که در آن میزبان مواد مغذی اساسی را برای زنده ماندن و تولید مثل ارگانیسم انگل تهیه می‌کند. در بسیاری از روابط انگلی، میزبان از کاهش انرژی، بیمار شدن یا عدم دسترسی به مواد مغذی رنج می‌برد. برخلاف گوشت خواری در این رابطه همیشه میزبان از بین نمی‌رود. در برخی موارد انگل بسیار کوچک‌تر از میزبان است.

همزیستی دو سویه

در این رابطه ارتباطی بین دو ارگانیسم برقرار می‌شود که در آن میزبان مواد غذایی و فضا برای رشد و تولید مثل را برای ارگانیسم دیگر فراهم می‌کند، در این حالت میزبان آسیب نمی‌بیند و این برهمکنش مزایا دو سویه دارد. از جمله این روابط می‌توان به برهمکنش روده و باکتری‌های فلور طبیعی آن اشاره کرد. باکتری‌ها در هضم مواد غذایی و محافظت از بدن در برابر هجوم پاتوژن‌ها به روده کمک می‌کنند. در مقابل باکتری‌ها می‌توانند از مواد غذایی داخل روده برای رشد و تولید مثل خود استفاده کنند.

روابط رقابتی

رقابت یک ارتباط دو طرفه است که در آن هر دو طرف برای یکدیگر محدویت ایجاد می‌کنند. دو شرط برای ایجاد رابطه رقابتی باید وجود داشته باشد. یکی از آن‌ها داشتن منابع مشترک بین دو جاندار است که این منابع می‌توانند منبع تغذیه‌ای یا زیستگاه جانداران باشند و شرط دوم محدود بودن آن منابع است به طوری که این منبع نتواند نیازهای هر دو جاندار را برطرف کند. با وجود این شرایط است که روابط رقابتی بین جانداران به وجود می‌آید.