共生

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共生(commensalism)是指两种不同生物之间所形成的紧密互利关系。动物、植物、菌类以及三者中任意两者之间都存在“共生”。在共生关系中,一方为另一方提供有利于生存的帮助,同时也获得对方的帮助。

目录

概述

有的共生生物紧密缠绕在一起,让人们很难将二者区分开来。在植物和动物共生的例子中,人们

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往往很难判断这些生物究竟是植物,还是动物。

共生生物可不是一起生活、一起工作、和谐共处的卡通角色。大部分共生生物并不知道自己正在帮助另一种生物,它们只是选择了对自身最有利的生存方式,这是物种自然选择本能行为

人类其实也是共生生物。没有共生现象,地球上可能就不会存在生命。也许正是共生关系推动了多细胞生物的进化。有的科学家认为整个地球就是个巨大的共生有机体。  

基本定义

共生的传统定义是两种密切接触的不同生物之间形成的互利关系。大多数生物学家仍然认同这一定义。然而,有些生物学家认为凡是发生频繁密切接触的不同物种间的关系都属于共生关系,不管其中哪方受益。这其中包括偏利共生寄生(parasitism)。前者指一方获益而另一方不受影响的共生关系;后者指一方获益而另一方受到损害的共生关系。  

多样形式

共生的形式有许多种。有的共生生物需要借助共生关系来维系生命,这属于专性共生(obligate symbiosis)。有的共生关系只是提高了共生生物的生存几率,但并不是必须的,这叫做兼性共生(facultative symbiosis)。共生关系有时是不对称的,在共生关系中很可能出现一种生物是专性共生而另一种生物是兼性共生的现象。

共生还分为内共生(endosymbiotes)和外共生(ectosymbiotes)。内共生是指一种生物长在另一生物体内,生物学家所说的 “体内”是指生物体的细胞之间或身体组织里面(比如鞭毛虫的例子)。外共生是指一种生物长在另一种生物之外。(某种生物长在另一种生物的消化道内应该属于外共生,因为这种情况显然不符合生物学家对于内共生的定义。)  

进化过程

进化本身是不可思议的。生物的适应现象多种多样,有时这种现象似乎有违逻辑,生物共生现象尤其如此。两种不同生物的特性怎么会进化到可以配合得天衣无缝呢?事实上,许多对进化持怀疑态度的人认为共生就是驳斥自然进化的有力“证据”。

自然选择是解释共生生物进化过程的关键。在某生物种群中,有些个体具有比其他个体更利于生存繁衍的共生特征,它们更有可能将这种特征传给后代,而其他不具有这种有利特征的个体则很有可能

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在进行繁殖之前死去。这样经过一代又一代的传递,有利于生存的优越特征会在该种群中表现得越来越明显。

决定共生特征能否得以传承的关键因素是种群压力——种群压力是指对某种群的个体来说比较艰难的生存环境。在进化的过程中,生物的共生特性和它们的逃脱天敌以及捕获猎物特性同样重要。

许多共生关系最开始也许只是兼性共生,在经历了长期进化之后,这些生物会变得越来越依赖共生关系,因为共生特征在优胜劣汰的自然选择中具有优势。最终,共生双方将完全依靠共生关系获取食物、居所、酶等生存资料。  

人类相关

人类也是共生生物吗?当然是。

人的消化道里有无数的细菌和其他微生物。事实上,人的排泄物主要由细菌组成。这些细菌具有多种功能,但其首要职责是分解消化道内的物质,如果没有它们,人的消化道就无法完成这一任务。比如,大量未经消化的碳水化合物进入肠道,肠道中的细菌能把它们分解成可以吸收和转化的各种酸性物质。就这样,人体利用细菌消化,从食物中获取更多的营养和热量,而消化道(肠道)的细菌则通过人

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体获得稳定的食物供应。

然而,如果服用抗生素,人体消化道内的大量共生细菌就会被杀死,从而导致消化能力降低。而要恢复原来的消化能力,则要等到肠道内的共生细菌重新繁殖起来。

食物短缺的人们需要充分利用食物中的能量,有助消化的肠道细菌对他们大有益处。然而,科学家们一直在研究肠道中的细菌和西方国家普遍的肥胖问题是否存在关联。研究者通过试验发现,在没有肠道细菌的无菌环境中,小白鼠即使吃了高能量高脂肪的食物还是十分瘦弱 。如此看来,利用人类与肠道细菌之间的共生关系,科学家们也许真能研制出减肥良药。  

共生是生物演化的机制

美国微生物学家玛葛莉丝(L. Margulis)深信共生是生物演化的机制,她说:「大自然的本性就厌恶任何生物独占世界的现象,所以地球上绝对不会有单独存在的生物。」而依照对共生关系的生物体利弊关系而言,共生又可依照以下几种形式的共生关系分类:

寄生:一种生物寄附于另一种生物身体内部或表面,利用被寄附的生物的养分生存(+ -)

互利共生:共生的生物体成员彼此都得到好处(+ +)

竞争共生:双方都受损(- -)

片利共生:对其中一方生物体有益,却对另一方没有影响(+ 0)

偏害共生:对其中一方生物体有害,对其他共生线的成员则没有影响(- 0)

无关共生:双方都无益无损(0 0)  

互利共生的例子

小丑鱼(genus Amphiprion, family Pomacentridae)居住在海葵的触手之间,这些鱼可以使海葵免于被其他鱼类食用,而海葵有刺细胞的触手,可使小丑鱼免于被掠食,而小丑鱼本身则会分泌一种黏液在身体表面,保护自己不被海葵伤害。

一些 鰕虎鱼 种类,可和枪虾类形成共生。虾子会在沙中挖掘洞穴并且清理它,这两种生物就居住在这个洞穴里面,虾子几乎是全盲而因此若在水底,有天敌的状况下会变得非常脆弱,在危急的情

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况下鰕虎鱼用尾巴碰触虾,以警告它们身处危险之中,随後两种生物都会迅速退回洞穴中保护自己。

在陆地环境,有一种鸟以擅长捕食鳄鱼身上的寄生虫而出名,而鳄鱼也欢迎鸟类在身上寻找寄生虫、甚至张大口颚以利鸟儿安全地至鳄鱼口中觅食,对鸟来说,这不仅是现成的食物来源,也是一个很安全的环境,因为许多掠食者不敢在鳄鱼身边攻击这些鸟类。

片利共生的例子

印首鱼会利用头部的吸盘状构造,吸附在其他的鱼类表面,但是不造成伤害,藉著被附著的个体的活动而行于水中。

一些植物或是蕨类,例如鸟巢蕨(又称做山苏花)会附生在其他的植物上,特别是大树上较为平坦的一小块区域都是它们选择附生的所在。

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