Der Begriff „Symbiose“, der einst nur Biologiestudenten bekannt war, wird heute häufig verwendet. Unter Symbiose versteht man die innige Beziehung zwischen verschiedenen Arten, die zusammenleben. Es kommt viel häufiger und älter vor, als vielen von uns vielleicht bewusst ist.
Eine der häufigsten symbiotischen Beziehungen besteht zwischen verschiedenen Algen- und Pilzarten bzw. zwischen ihnen Cyanobakterien (allgemein bekannt als Blaualgen, obwohl es sich nicht um Algen handelt) und Pilze. Diese gepaarten Arten haben die Form Flechten.
Der Begriff Symbiose wurde erstmals im 19. Jahrhundert verwendet, um die Flechtenbeziehung zu beschreiben als höchst ungewöhnlich angesehen. Seitdem haben wir herausgefunden, dass Symbiose eher die Norm als die Ausnahme ist. Tatsächlich hat es die Entwicklung des meisten Lebens auf der Erde geprägt.
Symbiose ist fast überall, wo wir hinschauen
Flechten sind vielfältig. Sie wachsen auf Baumstämmen, auf Dachziegeln und auf uralten Felsen.
Die Symbiose zweier verschiedener Arten ermöglicht es beiden, in Umgebungen zu überleben, die sie sonst möglicherweise nicht besiedeln könnten. Der Pilz bietet eine geeignete Umgebung für das Wachstum seiner Partneralgen- oder Cyanbakterienarten – andernfalls könnte er beispielsweise zu exponiert oder zu trocken sein. Im Gegenzug erhält der Pilz einen Teil der durch Photosynthese produzierten Kohlenhydrate.
Dies ist ein Beispiel dafür, dass beide Partner von ihrer Beziehung profitieren. Man nennt es wechselseitige Symbiose.
Flechten sind oft sehr gute Indikatoren für die Luftqualität und die allgemeine Gesundheit des Ökosystems. Ihr Fehlen kann auf eine schlechte Luftqualität hinweisen. Denn sie absorbieren Luftschadstoffe wie Schwermetalle, die sie aufnehmen können als Biomonitore eingesetzt.
In einem weiteren sehr häufigen Beispiel einer gegenseitigen Symbiose leben die meisten Pflanzenarten in enger Beziehung zu Pilzen im Boden. Es ist als bekannt Mykorrhiza-Assoziation.
Die Pflanzen nutzen die Energie des Sonnenlichts, um im Prozess der Photosynthese aus Wasser und Kohlendioxid Zucker herzustellen. Die Pflanzen teilen diese Nahrung mit dem Pilz, der zum Überleben auf sie angewiesen ist. Im Gegenzug vergrößern die feinen Fäden des Pilzes die Oberfläche der Pflanzenwurzeln zur Aufnahme von Wasser und Nährstoffen erheblich.
Nicht alle Partner profitieren
Nicht alle symbiotischen Beziehungen kommen beiden Partnern zugute.
Bei einer parasitären Symbiose profitiert ein Partner auf Kosten des anderen. Beispiele hierfür sind die Pilze Phytophthora, Fusarium Und Armilleriadie oft ihre Pflanzenwirte töten.
Beim Kommensalismus profitiert ein Organismus, während der andere weder gewinnt noch verliert. Kleine Vögel beispielsweise setzen sich manchmal auf große Pflanzenfresser und fressen Insekten, die von den größeren Tieren gestört werden.
Wie in jeder Beziehung ist es möglich, dass sich die Dinge im Laufe der Zeit ändern. Beispielsweise kann sich eine wechselseitige Symbiose zwischen einem Baum und seinem Mykorrhizapilz in Parasitismus verwandeln, wenn der Baum altert und verfällt oder wenn sich die Umweltbedingungen ändern.
Symbiose hat die Evolution vorangetrieben
Symbiose hat eine große Rolle in der Entwicklung des Lebens gespielt. Die Zellen, aus denen der Körper von Tieren und Pflanzen besteht, sind das Ergebnis symbiotischer Beziehungen.
Zellen sind komplex. Sie enthalten Strukturen, die Organellen genannt werden, wie den Zellkern (das Kontrollzentrum der Zelle) und das Mitochondrium (beteiligt an Zellatmung, das Sauerstoff nutzt, um Nahrungsmoleküle aufzuspalten und Energie verfügbar zu machen). Pflanzenzellen enthalten auch Chloroplasten, die Orte der Photosynthese.
Diese komplexen Zellen haben sich aus viel einfacheren, alten Lebensformen entwickelt kamen symbiotisch zusammen.
Die Organellen komplexer Zellen waren einst einzellige Lebensformen, die es überlebten, von anderen einfachen Zellen verschlungen zu werden. Sie bildeten eine komplexere und effizientere Zelle, die zum Grundzelltyp für große vielzellige Lebensformen geworden ist.
Alle auf der Erde lebenden großen vielzelligen Organismen – Tiere und Pflanzen – besitzen diesen Zelltyp. Es ist ein Beweis dafür, wie erfolgreich dies ist evolutionäre symbiotische Strategie ist gewesen.
An der Zellatmung sind sowohl in pflanzlichen als auch in tierischen Zellen Mitochondrien beteiligt, was darauf hindeutet, dass sie schon früh in der Evolutionsgeschichte verschlungen wurden. Später verschlang ein Zelltyp, der bereits Mitochondrien enthielt, den Chloroplasten. Dies führte zur Entwicklung komplexer Pflanzen.
Wenn aus zwei eines wird
Die Eingliederung eines Zelltyps in einen anderen nennt man Endosymbiose. Dadurch konnten sich Zellen und Zellteile hochspezialisieren. Diese Spezialisierung verbesserte ihre Effizienz und Fähigkeit, unter einem breiteren Spektrum von Bedingungen zu überleben.
Als ich Ende der 70er Jahre Botanik-Postgraduierten war, brachten Kollegen eines Tages Proben von gewöhnlichem Meersalat mit, Ulva latuca, zum Labor, wo ich Photosynthese-Physiologie studierte. Meersalat ist eine Alge, die in vielen flachen Gewässern rund um die australische Küste vorkommt.
Wir bemerkten, dass eine kleine Meeresschnecke an der Pflanze weidete, und fügten sie daher in unser System ein, um die Photosynthese zu untersuchen. Zu unserer Überraschung betrieb die Schnecke Photosynthese! Wir stellten fest, dass die Nacktschnecke die Zellen des Meersalats teilweise verdaut hatte, einige Chloroplasten jedoch durch die Darmschleimhaut der Nacktschnecke gelangten und ihre Photosynthese fortsetzten.
Wir dachten, wir hätten eine wichtige Entdeckung gemacht, nur um zu erfahren, dass andere ähnliche Arbeiten veröffentlicht hatten. Danach habe ich nie mehr an der Gültigkeit der Endosymbiose gezweifelt, die damals noch eine umstrittene Theorie war.
Symbiose erweist sich als die Norm
Wir wissen jetzt, dass Symbiose für die meisten Organismen, einschließlich des Menschen, die Norm ist.
Unser Darmflora stellen eine Symbiose im großen Stil dar. Die Vielfalt und die große Anzahl der Bakterien, die in unserem Darm leben, können einen großen Einfluss auf unsere allgemeine Gesundheit und unser Wohlbefinden haben. Im Falle eines gesunden Darms kommt es sowohl dem Menschen als auch den Bakterien gut aus der Beziehung: ein schönes Beispiel für eine gegenseitige Symbiose.
COVID hat die öffentliche Aufmerksamkeit auf Viren gelenkt. Aber nicht alle Viren sind schädlich; Viele profitieren tatsächlich die Organismen, die sie infizieren. Manche Viren schützen uns sogar vor krankheitserregenden Viren. Beispielsweise schreitet die Krankheit bei HIV-positiven Menschen langsamer voran, bei denen, die ebenfalls infiziert sind GB-Virus C (GBV-C).
Natürlich ist die gesamte Bandbreite symbiotischer Beziehungen mit Viren möglich, vom gegenseitigen Nutzen bis hin zum Erleiden großer Schäden für einen infizierten Wirt. Und wie bei Bakterien gibt es auch bei Viren immer mehr Beweise half vielen Arten bei der Entwicklungeinschließlich unserer eigenen.
Ein Organismus muss in komplexen Beziehungen leben, um in jeder Umgebung zu überleben und zu gedeihen. Manche Beziehungen werden positiver sein als andere, aber es sollte nicht überraschen, dass eine gegenseitige Symbiose so oft der Schlüssel zum Erfolg ist.
Dieser Artikel wurde erneut veröffentlicht von Die Unterhaltung unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das originaler Artikel.