Simbiosi mutualistica
La simbiosi (dal greco: συν = insieme; βιος = vita) nei termini più generici è la stretta relazione fra oggetti, azioni o persone diverse, per trarne un beneficio reciproco.
Il termine fu coniato da Heinrich Anton de Bary nel 1879 per qualificare la natura dei licheni, ch'egli dimostrò essere un'associazione fra un'alga e un fungo. Egli definì la simbiosi come “... Zusammenleben ungleichnamiger Organismen …” cioè “….il vivere insieme di organismi con diverso nome…”.
Oscar Hertwig l'adottò poi per indicare associazioni simili tra due organismi di diversa specie.
Come hanno rilevato studi paleontologici, l'esistenza di casi di simbiosi simili a quelli attuali risale a periodi storici ben precedenti la comparsa dell'uomo.
Concetti generali e terminologia
La simbiosi è una condizione estremamente diffusa tra gli organismi viventi e coinvolge organismi appartenenti a tutti i regni del vivente. Si va da quelle molto famose tra i pesci pagliaccio e gli anemoni di mare a quelle forse più sconosciute tra gli afidi e alcuni batteri o ancora tra piante e funghi o piante e batteri. L'uomo stesso partecipa ad alcune associazioni simbiotiche con batteri. È provato che molte di queste simbiosi sono necessarie per la sopravvivenza stessa dei due partner. [1] Nella maggior parte degli ambienti naturali la simbiosi costituisce la normalità. In ambienti terrestri, circa l’85-90% delle specie vegetali forma simbiosi con funghi del suolo (simbiosi definite micorrize)
Nel rapporto di simbiosi si parla in genere di un partner ospite e di uno simbionte. Molto semplicisticamente, l'ospite è il partner più grande, mentre il simbionte è quello più piccolo.
In base alla duratura dell’associazione si possono distinguere simbiosi cicliche e simbiosi permanenti.
- nella simbiosi ciclica il simbionte viene acquisito ad ogni generazione dall’ospite e quindi i partner hanno vita autonoma.
Esempi di questo tipo di associazione sono: - simbiosi tra piante e azotofissatori (rizobi, Frankia, cianobatteri) - simbiosi micorrizica - simbiosi lichenica - simbiosi tra funghi e cianobatteri (Geosyphon pyriforme)
- nella simbiosi permanente il simbionte vive esclusivamente in associazione con l’ospite. Si possono ulteriormente distinguere:
Gruppi sistematici coinvolti
In natura le simbiosi possono interessare una grande varietà di organismi; si possono osservare, ad esempio, rapporti simbiotici fra:
- piante e microrganismi, per esempio fra ontani e attinomiceti degli ontani;
- piante e animali, per esempio formiche o termiti che "coltivano" particolari tipi di funghi, o batteri della flora fermentativa, chiamati fermenti lattici, che producono vitamine nel lume intestinale dell'uomo;
- animali di specie diverse, per esempio fra l'attinia e il pesce pagliaccio o fra lo squalo e il pesce pilota.
I tipi di simbiosi
La simbiosi in natura può essere divisa in due distinte categorie: ectosimbiosi e endosimbiosi.
- Nell'ectosimbiosi il simbionte vive sulla superficie corporea dell'ospite, compresa la superficie interna del dotto gastrico o di dotti delle ghiandole esocrine.
- Nell'endosimbiosi il simbionte vive nello spazio intracellulare o intercellulare dell'ospite.
La simbiosi, specialmente l'endosimbiosi, permette in genere di acquisire nuove funzioni sia metaboliche (fotosintesi, azotofissazione, chemiosintesi, degradazione della cellulosa) che non metaboliche (Luminescenza, protezione da agenti chimici, fisici, biologici).
In biologia si possono distinguere vari tipi di simbiosi sulla base dei rapporti trofici:
- mutualismo, in cui entrambe le specie ricevono un vantaggio (+ +);
- commensalismo od inquilinismo, nei casi in cui la simbiosi è indifferente per l'ospite e vantaggiosa per il commensale (nel caso questo riceva cibo) o l'inquilino (nel caso riceva "alloggio") (+ 0);
- amensalismo, quando l'associazione è svantaggiosa per un membro ed indifferente per l'altro (- 0)
- parassitismo, quando il parassita ottiene un vantaggio danneggiando l' ospite (+ -).
Il confine tra i tipi di simbiosi non è sempre netto. Un commensale o inquilino, ad esempio, può divenire un parassita in specie diverse dall'ospite usuale, oppure in caso di debilitazione dell'ospite (opportunismo).
In effetti, mutualismo, parassitismo e commensalismo non sono categorie distinte di interazione e dovrebbero essere piuttosto percepite come un continuo di interazioni che variano dal mutualismo al parassitismo. L'orientamento di una interazione simbiotica può cambiare durante il corso della vita dei simbionti a causa di variazioni nello sviluppo o anche per cambiamenti dell'ambiente nel quale l'interazione avviene.
In alcuni casi, il termine simbiosi viene usato solo se l'associazione è obbligatoria e beneficia entrambi gli organismi. La simbiosi come viene definita in questo articolo non restringe il termine alle sole interazioni mutuamente benefiche.
La simbiosi può essere ciclica o permanente.
- Si parla di simbiosi ciclica quando i due partner devono attivare l'associazione ad ogni ricambio generazionale. In questo caso avremo uno scambio di segnali chimici per il riconoscimento (o per ingannare l'ospite, in caso di una parassitosi), poi vari tipi di controllo genomico e metabolico che permettono di attivare le funzioni della simbiosi. Le piante e i funghi instaurano questo tipo di simbiosi.
- Si parla invece di simbiosi permanente quando il simbionte vive esclusivamente in associazione con l'ospite. In questo caso il simbionte viene trasmesso verticalmente, cioè di generazione in generazione, spesso per via "materna", cioè nella cellula uovo. In questo caso le modificazioni genomiche e funzionali sia dell'endosimbionte che dell'ospite sono talmente elevate che essi non possono più vivere al di fuori della simbiosi. L'evoluzione da un organismo che presenta una simbiosi permanente, può portare al facile riconoscimento di gruppi monofiletici (che hanno un'unica origine evolutiva), i quali presentano tutti o quasi tutti associazioni simbiotiche obbligate. Spesso si può anche notare una stretta coevoluzione tra i discendenti dei due partner. Molti animali hanno questo tipo di simbiosi soprattutto con funghi e batteri.
Esempi di simbiosi
Come detto, sono innumerevoli i casi in natura di simbiosi.
Simbiosi tra animali
- Un esempio di mutua simbiosi è la relazione tra i pesci pagliaccio (genere Amphiprion, famiglia, Pomacentridae) che abitano tra i tentacoli degli anemoni di mare tropicali. Il pesce territoriale protegge l'anemone dai pesci che si nutrono di anemoni, e a loro volta i tentacoli urticanti dell'anemone proteggono il pesce dai suoi predatori, in quanto un muco speciale sul pesce simbionte lo protegge dai tentacoli urticanti.
- Un altro esempio è il Gobius, che talvolta vive insieme ad un gamberetto. Il gamberetto scava e ripulisce una tana nella sabbia nel quale vivono sia il gamberetto che il pesce. Il gamberetto è quasi cieco, cosa che lo lascia vulnerabile ai predatori quando si sposta sopra il livello del terreno. In caso di pericolo il pesce tocca il gamberetto con la coda per avvertirlo. Quando ciò avviene, entrambi si ritraggono rapidamente nella tana.
- Una simbiosi biologica famosa, in riva ai fiumi, è la relazione fra l'uccello Pluvianus Aegyptius, il piviere egiziano e il coccodrillo. In questa relazione, il coccodrillo arriva perfino a tenere le fauci spalancate, per permettere all'uccello di far pulizia degli avanzi e dei parassiti sui denti. Per l'uccello, questa relazione non è solo una fonte di cibo sicura, ma anche uno scudo contro i predatori che mai si azzarderebbero ad avvicinarsi al coccodrillo per attaccare l'uccello.
Simbiosi che coinvolgono il Regno vegetale
Estremamente importanti, anche in campo applicativo, sono le simbiosi che coinvolgono il Regno vegetale. Le radici di numerose piante sono in stretta relazione con funghi e batteri che ne aumentano le capacità assorbitive in quanto aumentano di molto la superficie esplorativa delle stesse radici. Alcune simbiosi (simbiosi azotofissatrici e micorrize) hanno importanti ricadute in agricoltura e selvicoltura soprattutto per i processi sostenibili o per la coltivazione di ambienti difficili (aridità, salinità, inquinanti… ). Alcune associazioni poi sono talmente importanti che se private di esse le piante perirebbero (ad esempio molte specie di Orchidee). Altra importante funzione è quella di filtro tra la geosfera e la biosfera. Alcune simbiosi conferiscono alle piante delle caratteristiche che non hanno se isolate: ad esempio piante erbacee da siti geotermali (come Dichanthelium lanuginosum) ospitano endofiti fungini (gen. Curvularia) che le rendono termotolleranti fino a 60-70°C. Sia la pianta che il fungo sono termosensibili in condizioni aposimbionti.
Per ulteriori informaioni vedi:
Simbiosi ed Evoluzione
La biologa Lynn Margulis, famosa per la ricerca sull'endosimbiosi, ipotizza che le simbiosi possano costituire un'importante componente dell'evoluzione. Considera infatti la nozione darwiniana dell'evoluzione, guidata dalla competizione, come incompleta, e afferma che l'evoluzione è fortemente basata sulla cooperazione, interazione, e dipendenza mutuale tra organismi. Secondo Margulis e Sagan (1986), "la Vita non colonizzò il mondo attraverso il combattimento, ma per mezzo dell'interconnessione". Come negli umani, gli organismi che cooperano con altri della loro specie o di specie differenti, spesso sopravvivono di più rispetto ad altri che non lo fanno[senza fonte].
Teoria endosimbiotica seriale
Secondo una teoria accettata, cioè la teoria endosimbiotica o teoria endosimbiotica seriale, nata alla fine del secolo XIX, ma riscoperta e riproposta da Lynn Margulis negli anni '70 e '80, le cellule eucariote come le conosciamo oggi avrebbero tratto origine dalla simbiosi con organismi procarioti. I vari organelli all'interno della cellula eucariote (mitocondri e cloroplasti in particolar modo), avrebbero avuto origine cioè dall'associazione simbiotica di alcuni procarioti ancestrali che possedevano particolari funzioni ("produrre" energia, attivazione fotosintesi, ecc)con altre cellule. Nel corso dell'evoluzione questa associazione si fece probabilmente sempre più stretta con modificazioni genomiche e funzionali sempre più interdipendenti tra i vari partner dell'associazione. In questo modo si arrivò probabilmente aalla costituzione di una simbiosi permanente alla quale nessuno dei vari partner poteva più sottrarsi a scapito della propria stessa sopravvivenza, fornendo così le basi per la comparsa delle cellule animali e vegetali.[2] [3] [4] [5] [6].
Il concetto di Simbiosi in altri campi
Dagli anni Cinquanta è invalso l'uso in medicina e in psicologia di considerare simbiosi anche:
- il rapporto materno-fetale durante la gravidanza
- il rapporto materno-infante, durante l'allattamento (simbiosi psicologica normale o simbiosi infantile)
- il rapporto materno-bambino durante i primi anni di vita (simbiosi patologica)
- il rapporto simbiotico che ci può essere fra due amici
- il rapporto simbiotico che ci può essere fra due innamorati
- il rapporto simbiotico che si instaura in qualche coppia coniugata
Note
- ^ Douglas AE. 2003. Buchnera bacteria and other symbionts of aphids. In Insect Symbiosis, ed. K. Bourtzis & T.A. Miller. pp 23-38. CRC Press, Boca Raton.
- ^ Margulis, Lynn, 1982, Early Life, Science Books International, ISBN 0-86720-005-7
- ^ Margulis, Lynn, 1970, Origin of Eukaryotic Cells, Yale University Press, ISBN 0-300-01353-1
- ^ Wallin IE (1923). "The Mitochondria Problem". The American Naturalist 57:650: 255-261
- ^ Mereschkowsky C (1905). "Über Natur und Ursprung der Chromatophoren im Pflanzenreiche". Biol Centralbl 25: 593-604
- ^ Schimper AFW (1883). "Über die Entwicklung der Chlorophyllkörner und Farbkörper". Bot. Zeitung 41: 105-14, 121-31, 137-46, 153-62
Bibliografia
- Lynn Margulis and Dorion Sagan, Microcosmos: Four Billion Years of Evolution from Our Microbial Ancestors. Summit Books, New York, 1986. ISBN 0520210646
- Jan Sapp Evolution by Association, Oxford University Press, 1994. ISBN 0195088212
Voci correlate
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