Le poisson clown clown et les anémones de mer ont une relation mutuellement bénéfique. Joe Stancampiano/National Geographic/Getty Images Chaque fois que deux organismes d'espèces différentes existent en contact physique étroit au profit des deux organismes, c'est symbiose . Une symbiose peut se produire entre les animaux, les plantes, champignons ou toute combinaison de ceux-ci. Chaque organisme apporte quelque chose qui profite à la survie de l'autre, et reçoit à son tour un avantage de survie qui lui est propre.
Certains symbiotes sont si étroitement liés qu'il est difficile de dire où se termine un organisme et où commence l'autre. Et dans le cas des symbiotes plante/animal, il peut être difficile de dire si les organismes sont des plantes, animaux, ou un peu des deux.
Les symbiotes ne sont pas des animaux de dessins animés vivant et travaillant ensemble en parfaite harmonie. La plupart des symbiotes n'ont aucune idée qu'ils aident une autre créature. Ils survivent simplement de la manière qui leur convient le mieux, un comportement instinctif conduit par la sélection naturelle.
Vous n'avez probablement pas réalisé que vous êtes vous-même un symbiote. Ou que la vie sur Terre n'existerait probablement pas sans la symbiose. Ou que la symbiose aurait pu être responsable de l'évolution de la vie multicellulaire. Ou que certains scientifiques pensent que la planète entière est un organisme symbiotique géant. Parfois, la symbiose est assez étrange. Nous explorerons l'étrangeté (et découvrirons peut-être que ce n'est pas si étrange après tout) dans cet article.
Végétal ou animal ?L'un des cas de symbiose les plus étranges est celui du ver plat acoel, Convoluta roscoffensis . Ces petits vers vivent le long des rivages et ressemblent à des masses d'algues. Les vers eux-mêmes sont transparents, mais en eux vivent des algues Platymonas, qui contiennent de la chlorophylle et sont capables de photosynthèse. Ils donnent aux vers une couleur verte.
Les algues absorbent la lumière du soleil à travers la peau claire des vers et font la photosynthèse de la nourriture - suffisamment de nourriture pour que les vers n'aient pas de tube digestif fonctionnel ni même de bouche fonctionnelle. Les algues recyclent même les déchets des vers, et passent par des cycles de vie entiers à l'intérieur du corps des vers.
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Les pique-bœufs mangent les parasites de gros animaux comme ce buffle d'Afrique. Mais ce sont aussi des parasites eux-mêmes, garder les plaies ouvertes et cueillir les croûtes. Natphotos/Vision numérique/Getty Images La définition traditionnelle de la symbiose est une mutuellement bénéfique relation impliquant un contact physique étroit entre deux organismes qui ne sont pas de la même espèce. La plupart des biologistes adhèrent encore à cette définition. Certains biologistes, cependant, considérer toute relation interspécifique impliquant des contacts étroits fréquents comme une symbiose, quel que soit l'organisme qui en bénéficie. Ceci comprend commensalisme , dans lequel un organisme en profite et l'autre n'est pas du tout affecté, et parasitisme , dans lequel un organisme en profite et l'autre en souffre. Dans cet article, nous allons nous concentrer sur la symbiose mutuellement bénéfique.
Il existe plusieurs formes de symbiose. Dans certains cas, les organismes ont besoin de la relation symbiotique pour survivre. Ceci est connu comme symbiose obligatoire . Dans d'autres cas, la relation symbiotique donne à chaque organisme une plus grande chance de survie mais n'est pas absolument nécessaire. Ceci est connu comme symbiose facultative . Les relations symbiotiques ne sont pas toujours symétriques - elles peuvent être obligatoires pour un organisme et facultatives pour l'autre.
La partie "contact physique étroit" de la définition mérite d'être examinée de plus près. Dans la plupart des cas, c'est assez simple - un organisme peut s'installer directement sur le corps d'un autre organisme, ou même vivre à l'intérieur. Mais les biologistes considèrent également la relation biochimique entre deux organismes. S'ils génèrent et partagent des enzymes, protéines, gaz ou d'autres produits chimiques, ils peuvent également être considérés comme des symbiotes.
Endosymbiotes vivre à l'intérieur d'un autre organisme. Et par dedans, les biologistes veulent vraiment dire à l'intérieur - entre les cellules ou dans les tissus du corps (comme le ver plat acoel). Ectosymbiotes vivre sur le corps d'un autre organisme. (Notez que les organismes qui vivent dans le tube digestif d'un autre sont considérés comme des ectosymbiotes. Apparemment, vivre dans les intestins de quelqu'un d'autre ne constitue pas une relation suffisamment étroite pour que les biologistes les appellent endosymbiotes.)
Pas de champignon, Pas d'arbreLes plantes et les champignons occupent des catégories complètement différentes dans la taxonomie. Pourtant, leurs vies sont si étroitement liées qu'environ 90 % de toutes les plantes du monde ont leurs propres « partenaires » fongiques qui leur permettent de survivre [source :Wakeford]. Le champignon en question est mycorhizien. De nombreuses variétés mycorhiziennes vivent en étroite association avec les arbres et autres plantes, puiser des nutriments dans les profondeurs du sous-sol et les fournir à l'arbre en échange d'une part de l'énergie (sous forme de sucres) produite par la photosynthèse de l'arbre. Les champignons et les champignons vénéneux souvent observés à la base des arbres sont en fait les organes reproducteurs de vastes réseaux fongiques souterrains que les plantes exploitent pour obtenir des nutriments plus efficacement.
Îles Cocos, Océan Indien :raie manta avec remoras Joe Stancampiano/National Geographic/Getty Images L'évolution peut sembler assez étonnante en soi. Les adaptations variées et spécifiques utilisées par de nombreux organismes peuvent parfois sembler défier la logique. La symbiose ne fait que le rendre plus improbable - comment deux espèces distinctes pourraient-elles développer des traits qui s'emboîtent si parfaitement ? En réalité, de nombreuses personnes qui remettent en question l'évolution citent la symbiose comme « preuve » que cela ne pourrait pas se produire naturellement.
La sélection naturelle est la clé pour comprendre comment évolue la symbiose. Dans une population donnée, certains organismes auront des traits plus avantageux que d'autres pour une reproduction réussie. Les organismes avec ces traits sont donc plus susceptibles de les transmettre aux générations suivantes, tandis que ceux qui n'en ont pas ont plus de chances de mourir avant de se reproduire. Ainsi, sur plusieurs générations, la population aura tendance à ressembler de plus en plus aux individus avec les traits réussis.
Le succès ou l'échec des traits dépend de pression démographique -- des circonstances qui rendent plus difficile la survie des individus. Les traits qui permettent à une créature de profiter des autres formes de vie dans son environnement seront tout aussi efficaces que les traits qui lui permettent de s'en échapper (ou de les manger).
La plupart des relations symbiotiques ont probablement commencé comme facultatives. Sur plusieurs générations, les organismes en sont venus à dépendre davantage de la symbiose parce que la sélection naturelle a favorisé ces traits et pas d'autres. Finalement, la symbiose est devenue la seule source de nourriture, abri, enzyme ou quoi que ce soit d'autre les symbiotes dérivés les uns des autres.
Une autre façon de voir la symbiose est la boîte à outils de l'évolution. Les arbres ont besoin des nutriments que l'on trouve profondément dans le sol. Ils pourraient développer des systèmes racinaires plus efficaces qui leur permettraient d'extraire eux-mêmes ces nutriments - en fait, beaucoup d'arbres ont. Mais cela peut prendre beaucoup de temps (des dizaines de milliers d'années ou plus) et peut ne pas se produire du tout. Il se trouve que les champignons ont déjà cette capacité. Lorsque les deux espèces se trouvent à proximité, il est beaucoup plus rapide d'évoluer vers une manière d'incorporer « l'outil » déjà à la disposition de l'autre organisme que de réinventer la roue.
Certains biologistes sont partisans d'une théorie connue sous le nom de symbiogenèse . Cette théorie, qui a une acceptation assez répandue, suggère que la symbiose est en fait la clé des origines de la vie complexe sur Terre. Les théoriciens de la symbiogenèse pensent que des microbes de plus en plus diversifiés sont entrés dans une série de relations symbiotiques, avec différents microbes effectuant les tâches vitales à l'existence microbienne. Ces relations ont évolué en un réseau étroitement intégré de microbes réciproques, chacun agissant comme un rouage dans la machine. Ils ont finalement développé un boîtier les enfermant tous. Les microbes qui composaient cette « équipe » sont devenus les parties d'une cellule :mitochondries, noyaux, ribosomes.
Bugs, Chauves-souris, Oiseaux et fleursDe nombreuses plantes dépendent des animaux pour les aider à obtenir le pollen de l'étamine d'une plante à l'ovule d'une autre plante. Ces plantes ont développé des fleurs qui attirent les pollinisateurs par leur couleur ou leur parfum. Dans une relation symbiotique, la fleur contient du nectar, un bonbon, matière riche en énergie qui donne à l'insecte, chauve-souris ou oiseau un avantage nutritionnel. Lorsque l'animal passe à la fleur suivante pour plus de nectar, il y transporte par inadvertance du pollen, atteindre l'objectif de pollinisation de la plante. Certains animaux ont développé des caractéristiques très spécialisées, tels que des becs ou des trompes en forme, pour retirer efficacement le nectar. Les fleurs, à son tour, peuvent être spécialement façonnés pour permettre seulement à une certaine espèce d'animal d'en tirer du nectar. Cela permet à la plante de monopoliser les efforts de pollinisation de cet animal, car il ne se déplacera pas vers d'autres espèces de plantes.
Êtes-vous un symbiote? Absolument. Votre tube digestif contient des milliards de bactéries et autres micro-organismes. En réalité, la majeure partie de la masse des matières fécales est constituée de bactéries. Ces bactéries remplissent plusieurs fonctions, mais ils décomposent principalement les choses que notre système digestif est incapable de traiter par lui-même. Par exemple, beaucoup de glucides se dirigent vers les intestins sans être digérés. Les bactéries y décomposent les glucides en divers acides qui peuvent être absorbés et transformés. Le résultat :nous obtenons plus de nutriments et de calories de notre alimentation. Les antibiotiques peuvent tuer beaucoup de ces bactéries, réduisant notre efficacité digestive jusqu'à ce qu'ils repoussent [source :Université de Glasgow]. Les bactéries, pour leur part, obtenir un approvisionnement régulier de nourriture directement chez eux.
Cette aide digestive est un grand avantage pour les personnes ayant un accès limité aux ressources alimentaires. Ils doivent tirer le maximum de calories de leur alimentation. Cependant, les scientifiques ont étudié les contributions des bactéries intestinales humaines à l'obésité généralisée dans les pays occidentaux. Des expériences ont montré que des souris élevées dans un environnement stérile, sans bactéries pour faciliter la digestion, sont restés maigres même s'ils ont été nourris avec une alimentation riche en calories, régime riche en graisses [source :PNAS]. Manipuler notre propre relation symbiotique avec les bactéries intestinales pourrait conduire au développement d'une pilule amaigrissante efficace.
Les bactéries dans votre intestin sont assez complexes, offrant des avantages que nous ne comprenons pas encore complètement. Certains scientifiques pensent qu'ils pourraient aider notre système immunitaire en fournissant « la pratique, " nous permettant de produire des anticorps qui nous protègent contre des microbes plus nocifs. En effet, les bactéries intestinales elles-mêmes peuvent être très nocives pour nous si elles passent du tube digestif dans la circulation sanguine. Ils pourraient également supplanter les microbes qui seraient nocifs s'ils pouvaient se déplacer et vivre dans nos intestins.
Symbiotes extraterrestresDans l'univers des comics Marvel, une race extraterrestre connue sous le nom de Symbiotes a tourmenté à plusieurs reprises les citoyens de la Terre, en particulier le super-héros Spider-Man. Il a rencontré le premier Symbiote lorsque les deux ont été transportés ensemble par un être cosmique – Spider-Man pensait que c'était simplement un costume noir fait de matériau extraterrestre avant de se rendre compte qu'il s'agissait d'une créature vivante. Le Symbiote a ensuite été transféré au journaliste souffrant de troubles mentaux Eddie Brock, formant la créature monstrueuse connue sous le nom de Venom. Reproduction asexuée par bourgeonnement, la première progéniture du Symbiote s'est liée à un tueur en série et est devenue la créature connue sous le nom de Carnage.
Il a finalement été révélé que la race Symbiote était parasitaire, envahir des planètes entières, se lier à tous les êtres vivants qu'ils ont trouvés et les consommer. Ils pourraient être responsables de l'extinction de dizaines de milliers d'espèces alors qu'ils voyageaient de planète en planète à travers la galaxie. Le Symbiote de Spider-Man était un paria fou de sa race parasite.
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Les fourmis aztèques protègent leur maison dans un arbre Cecropia. Norbert Wu/Science Faction/Getty Images Les relations symbiotiques ne sont pas rares. Voici quelques exemples particulièrement intéressants :
Les arbres Cecropia ont des troncs creux, et à l'intérieur, ils sécrètent un liquide sucré qui est nutritif pour les fourmis. Les fourmis aztèques colonisent les arbres, remplir le tronc de millions de fourmis, qui reçoivent abri et nourriture de l'arbre. L'arbre est vulnérable aux vignes, qui peut pousser dessus, l'alourdir ou l'étouffer. Les fourmis aztèques patrouillent le Cecropia et utilisent leurs mâchoires pour couper les vignes.
Il existe de nombreux exemples de poissons qui nettoient utilement les bactéries et les champignons parasites du corps (ou même de l'intérieur de la bouche) d'autres poissons. Le poisson pilote, poisson client, les labres nettoyeurs et les poissons seniorita mangent tous des parasites d'autres espèces, gagner un bon repas. Les autres poissons bénéficient d'une protection contre les dommages que ces parasites causeraient s'ils ne sont pas contrôlés. Non seulement ils mettent fin aux comportements agressifs pour permettre aux poissons plus propres de faire leur travail, ils sont connus pour faire tout leur possible pour leur rendre visite.
Des relations plus propres existent également hors de l'eau. Aigrettes, pique-bœuf, les pluviers et les vachers à tête brune passent tous une bonne partie de leur vie à chevaucher d'autres animaux. Les oiseaux ramassent les insectes, tiques et autres parasites à manger. Les pluviers sautent dans la gueule des crocodiles au soleil pour manger des sangsues. Les animaux (zèbres, bison, phacochères, bovins domestiques) sont maintenus exempts d'insectes nuisibles. Les oiseaux nettoyeurs agissent également comme un système d'alarme, avertir leur hôte en cas de danger.
Une espèce d'oiseau appelée le guide du miel préfère manger de la cire d'abeille et des larves d'abeilles. Cependant, il n'est pas assez grand pour briser les ruches d'abeilles. Pour y parvenir, il trouve un mammifère à proximité, parfois un humain ou une créature ressemblant à un blaireau appelé ratel. Il sautille ensuite pour attirer l'attention, puis conduit son "assistant" vers la ruche. L'assistant veut le miel, alors il ouvre la ruche pour le manger, exposer la cire et les larves au guide de miel.
Les plantes ont besoin d'azote. C'est un nutriment vital, important pour une croissance saine. Cependant, les plantes n'ont pas le mécanisme pour extraire l'azote de l'air. Ils peuvent l'obtenir du sol si le sol est fertile, mais l'approvisionnement peut être facilement épuisé. Dans un parfait exemple de l'aspect "boîte à outils de l'évolution" de la symbiose, certaines plantes ont trouvé une autre espèce qui a la capacité d'extraire (ou de "fixer") l'azote de l'air. Légumineuses, une famille de plantes qui comprend les pommes de terre, cacahuètes et bien d'autres, liaison avec les bactéries rhyzobia. La bactérie se développe en fait dans des nodules sur les racines des légumineuses. La légumineuse fournit l'énergie nécessaire aux rhyzobies pour rompre les liaisons chimiques fortes en azote libre, et les rhyzobia produisent de l'azote pour la plante, plus assez pour garder le sol environnant fertile pendant des années.
La théorie de GaïaLa théorie de Gaïa, popularisé pour la première fois dans les années 1970, suggère que la Terre elle-même est un organisme vivant existant en symbiose avec toutes les autres formes de vie qui y vivent. Cette théorie est utilisée pour expliquer l'environnement relativement stable sur Terre qui permet à la vie de prospérer. Températures, composition atmosphérique, les approvisionnements alimentaires - ils peuvent varier considérablement d'un endroit à un autre et dans le temps, mais ils ont tendance à osciller autour de points médians stables.
L'une des définitions largement acceptées de la vie inclut la capacité de se reproduire. Certains partisans de la théorie de Gaia suggèrent que Gaia peut, En réalité, être capable de se reproduire. Les humains sont maintenant capables de quitter la Terre, et nous pourrions être à quelques décennies de pouvoir voyager vers d'autres planètes. Les colons sur Mars seraient comme des graines, répandre la biosphère terrestre dans d'autres mondes.
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