Simbiosis

La simbiosis (griego σύν SYN conjunto y βίος bios, vida ) es una combinación íntima, duradera entre dos organizaciones hetero . Los organismos involucrados se califican como simbiontes o simbiontes (anglicismo); el más grande se puede llamar anfitrión . La durabilidad de la asociación es relativa y cubre una parte significativa de la vida útil de al menos uno de los dos organismos. La simbiosis suele implicar una relación mutualista , en la que los dos organismos se benefician de la asociación, pero la etimología implica que los dos socios "viven juntos", de modo que la simbiosis puede ser parasitaria , beneficiándose mutuamente. De los dos organismos pero dañina para el otro, incluso comensalista , es decir, que es beneficioso para un organismo, pero neutral para el otro.

Un campo de estudio fértil, es el tema de una disciplina científica , la simbiología, que busca comprender la gama completa de interacciones entre organismos. El simbiólogo estudia estas interacciones.

Origen

En 1877, el biólogo alemán Albert Bernhard Frank propuso el término "  simbiotismo  ", término gradualmente aceptado por la comunidad científica siguiendo el trabajo de Anton de Bary , quien en 1879 dio la definición más amplia de simbiosis al estudiar entonces bajo el microscopio las etapas de el crecimiento y reproducción de los líquenes, así como su adaptabilidad que hace posible su supervivencia durante el invierno. Al definir la palabra simbiosis como la vida en asociación (noción de interacción biológica ) de diferentes especies , esta noción incluía, por tanto, el parasitismo .

Durante más de 130 años, el término simbiosis ha causado malentendidos y confusión entre los biólogos . La primera razón de esto es la oposición entre la definición según de Bary y la definición restrictiva que considera la simbiosis como una interacción necesariamente beneficiosa para ambas partes. La segunda razón es el uso de una miríada de términos diferentes para definir con precisión cada tipo de interacción y lo que conllevan para cada una de las partes, lo que solo contribuye a la confusión inicial.

Sin embargo, parecería que actualmente la definición restrictiva tiende a desaparecer y ser reemplazada por la definición según de Bary. Según un estudio de 2012, el uso de la definición restrictiva casi ha desaparecido de la literatura y los especialistas que evitaron usar el término pueden al menos usar la definición de Bary sin temor a las críticas, aunque persiste cierta confusión, sobre todo en lo que respecta a la intimidad y la sostenibilidad de las interacciones simbióticas. .

Ejemplos de simbiosis mutualistas

Endosimbiosis

Hablamos de endosimbiosis cuando uno de los socios vive dentro de las células de su anfitrión, o cuando los órganos de los simbiontes están en estrecha relación.

• Los líquenes son una asociación simbiótica entre un alga unicelular fotosintética (fotosimbionte) y un hongo (micosimbionte): el alga tiene un suministro de agua y sales minerales y una cabaña; el hongo heterótrofo se beneficia de la glucosa necesaria para su crecimiento producida por las algas por fotosíntesis .
• La micoficobiosa , que consiste en un ascomiceto ubicado dentro del alga .
• De las endosimbiosis de eucariotas existen, por ejemplo, el alga Coccomyxa en las células de Ginkgo biloba , descubierta en 1992.
• La asociación entre zooxantelas ( dinoflagelados ) y cnidarios ( anémonas de mar , corales ).
• La mayoría de las legumbres pueden lograr simbiosis con bacterias de tipo Rhizobium ; estos capturan el nitrógeno atmosférico y lo ponen a disposición de la planta.
• Las algas fotosintéticas viven en simbiosis dentro de las células de la salamandra Ambystoma maculatum y rodean sus huevos (caso único en vertebrados de simbiosis intracelular con un alga).
• En los ecosistemas de los fumadores negros , la producción primaria se basa en la quimiosíntesis realizada por bacterias que viven en simbiosis con mejillones o gusanos de Pompeya y gusanos tubícolas.

Asociación en el tracto digestivo

• El intestino humano contiene entre 1000 y 1150 especies de bacterias como Escherichia coli  ; esta microflora representa en un adulto más de un kilogramo de biomasa. Tienen un papel favorable en la digestión, en la regulación del sistema inmunológico y previenen la colonización por organismos patógenos.
• La vaca tiene bacterias simbióticas en el estómago capaces de digerir la celulosa.

Asociación obligatoria entre distintos individuos

• La Acacia cornigera , árbol mirmecófilo , puede sobrevivir con una colonia de hormigas .
• Las ramas de la Barteria , naturalmente huecas, ofrecen a una especie de hormigas, la Tetraponera , un confort inigualable. Pero además de ofrecer un refugio, el árbol ofrece a las hormigas una mesa amueblada permanentemente con los bordes de sus hojas sembrados de glándulas de néctar que recolectan todo el día. A cambio de los servicios prestados, las hormigas atacan organismos que podrían dañar el árbol. Efectivamente, las Tetraponera tienen al final de su abdomen un aguijón venenoso, y eliminan las lianas y líquenes que perturban su árbol.
• Las termitas son insectos que comen madera. Sin embargo, no pueden digerir completamente la celulosa por sí mismos. La degradación total de la celulosa se produce gracias a la asociación simbiótica entre termitas y microorganismos que se diferencian según la especie: endosimbiosis tetrapartita con protistas, bacterias y arqueas o cultivo de hongos en termiteros.
• La micorriza es una simbiosis entre las raíces de una planta y un hongo.

Endosimbiosis y orgánulos

Los análisis precisos de la ultraestructura anatómica, bioquímica y filogenética de ciertos orgánulos que constituyen células eucariotas indican que las mitocondrias y los cloroplastos son originalmente procariotas que se han convertido en endosimbiontes de células eucariotas; su presencia resulta de la endosimbiosis de bacterias arcaicas durante la evolución.

Las pruebas

• Las mitocondrias y los cloroplastos tienen ADN que codifica los caracteres que necesitan y solo se pueden expresar allí.
• El código genético no es el mismo entre un eucariota y un procariota . Los códigos utilizados para transcribir el cloroplasto y los genes mitocondriales son más cercanos a los de los procariotas que a los de los eucariotas.
• Los ribosomas cloroplasto y mitocondrial son filogenéticamente más cercanos a los de procariotas y eucariotas que los de su ARNr de diferente origen.
• La estructura de la envoltura de los dos orgánulos sugiere la fagocitosis de una célula procariota . Esta hipótesis se ve confirmada por la estructura de la membrana interna (que debería ser la membrana plasmática del procariota) que es muy cercana a la de una bacteria. También es rico en proteínas, que es una característica de las membranas plasmáticas de los procariotas .

Teorías simbióticas de la evolución

Según la bióloga Lynn Margulis , famosa por su trabajo sobre endosimbiosis, la simbiosis es un factor clave en la evolución de las especies. Considera incompleta la teoría darwiniana , basada en la competencia , y afirma que, por el contrario, la evolución está orientada por fenómenos de cooperación , interacción y dependencia mutua entre organismos vivos.

En todos los niveles de organización de los seres vivos, los únicos que sobreviven y sobreviven son las asociaciones con ventajas y desventajas recíprocas y compartidas.

El origen de los organismos multicelulares podría ser así de origen simbiótico: las colonias de unicelulares eventualmente formarían ensamblajes permanentes (un organismo multicelular ) en los que cada célula se ha especializado. Esta idea es relativamente antigua, la encontramos en la hipótesis Gastraea de Ernst Haeckel por ejemplo.

Según la hipótesis de la endosimbiosis , los cloroplastos de las plantas o las mitocondrias de los eucariotas procederían de bacterias simbióticas. La célula es una endosincenosis modular, surgió por yuxtaposición y entrelazamiento de socios que se han vuelto inseparables, el núcleo primero, luego los otros orgánulos.

Notas y referencias

1. Albert-Bernhardt Frank, Über die biologischen Verhältnisse des Thallus einiger Krustenflechten , Beiträge zur Biologie der Pflanzen, II, 1877, págs.   123-200
2. Anton de Bary, "  De la symbiose  ", Revue internationale des sciences , t.  III,1879, p.  301-309 ( leer en línea ).
3. Olivier Perru, "Los  orígenes de la investigación sobre la simbiosis alrededor de 1868-1883  ", Revue d'histoire des sciences , t.  59, n o  1,2006, p.  7.
4. "  das Zusammenleben ungleichnamiger Organismen  ", diferentes organismos que viven juntos .
5. Anton de Bary, De la symbiose , Revue internationale des sciences, III, 1879, págs.  301-309
6. (en) Bradford D. Martin y Ernest Schwab , “  El uso actual de la simbiosis y terminología asociada  ” , Revista Internacional de Biología , vol.  5, n o  1,29 de noviembre de 2012, p.  32 ( ISSN  1916-968X , DOI  10.5539 / ijb.v5n1p32 , leído en línea , consultado el 17 de noviembre de 2016 )
7. Bradford D. Martin y Ernest Schwab , "  Simbiosis: 'Viviendo juntos' en el caos  " , ResearchGate , vol.  4, n o  4,1 st de diciembre de 2012( ISSN  0149-6700 , leído en línea , consultado el 17 de noviembre de 2016 )
8. Claire Peltier, “  Una salamandra fotosintética: ¡Inaudita!  » , Sobre Futura-ciencias ,3 de agosto de 2010(consultado el 3 de agosto de 2010 )
9. Un catálogo de genes microbianos del intestino humano establecido por la secuenciación metagenómica Nature 464, 59-65 (4 de marzo de 2010)
10. Evolución por asociación. Una historia de simbiosis. (1994) Jann SAPP, Oxford University Press, Nueva York, Oxford, 255 p. ( ISBN  0-19-508821-2 )
11. transmisión y percolación: una nueva "teoría de sistemas" de la evolución
12. [1] VI Congreso Europeo de CIENCIA DE SISTEMAS, (19 de septiembre de 2005), París.

Ver también

Bibliografía

• (es) Ed Yong , Yo contengo multitudes. Los microbios dentro de nosotros y una visión más amplia de la vida , Random House ,2016, 368  p. ( leer en línea )Libro que analiza la simbiosis animal
• (en) Naveen Kumar Arora, Simbiosis de microbios vegetales. Fundamentos y avances , Springer Science & Business Media,2013, 459  p. ( leer en línea )
• Marc-André Selosse , Simbiosis: estructuras y funciones, papel ecológico y evolutivo , Vuibert ,2000, 154  p.