Введение

Симбиоз, в котором симбионт обитает на поверхности тела хозяина.

Эктосимбиоз – это форма симбиотического взаимодействия, при котором организм живёт на поверхности тела другого организма (хозяина), включая внутренние поверхности, такие как слизистая оболочка пищеварительного тракта и протоки желез. Эктосимбиотический вид, или эктосимбионт, как правило, является неподвижным (или сидячим) организмом, существующим за счёт биотического субстрата посредством мутуализма, комменсализма или паразитизма. Эктосимбиоз встречается в разнообразных средах и у множества видов. У некоторых видов симбиотическая среда, обеспечиваемая как паразитом, так и хозяином, является взаимовыгодной. Недавние исследования показали, что эта микрофлора быстро эволюционирует и диверсифицируется в ответ на изменения во внешней среде, чтобы стабилизировать и поддерживать благоприятную эктосимбиотическую среду.

Эволюционная история

Эктосимбиоз развивался независимо многократно, чтобы заполнить широкий спектр экологических ниш, как умеренных, так и экстремальных. К умеренным регионам относятся моря у побережья Сингапура, а к экстремальным – глубины Антарктики и гидротермальные источники. Вероятно, он возник как нишевая специализация, что позволило увеличить разнообразие эктосимбиотического поведения у разных видов. Кроме того, в случае мутуализма, эволюция повысила приспособленность обоих участвующих видов, способствуя успеху эктосимбиоза. Эктосимбиоз независимо эволюционировал посредством конвергентной эволюции во всех доменах жизни. Эктосимбиоз позволяет формировать ниши, которые не могли бы существовать без поддержки хозяина. По сути, эта новая ниша открывает новую ветвь на эволюционном древе. Эволюционный успех эктосимбиоза основан на преимуществах, получаемых как эктосимбионтом, так и хозяином. В силу зависимости паразита от хозяина, а также связанных с этим выгод и издержек для обеих сторон, они продолжают коэволюционировать, как объясняет гипотеза Красной Королевы. Гипотеза Красной Королевы утверждает, что хозяин постоянно развивает защиту от паразитарного воздействия, а паразитарный вид, в свою очередь, адаптируется к этим изменениям в защите хозяина, что приводит к конкурентной коэволюции между двумя видами. В частности, эктосимбиоз предоставляет новую нишу или среду, из которой могут дифференцироваться и процветать многие новые виды. Эта нишевая специализация между видами также способствует стабилизации симбиотических отношений между сидячими и подвижными организмами. Эктосимбионт может повысить приспособленность хозяина, помогая в метаболизме, фиксации азота или очистке организма хозяина. Разнообразие преимуществ еще предстоит полностью изучить, но благодаря своей устойчивости на протяжении всей недавней эволюции, они, вероятно, дают адаптивное преимущество многим видам, существующим исключительно благодаря эктосимбиозу.

Типы динамики хозяина и паразита

Хотя эктосимбиоз обычно представляет собой эволюционно устойчивое поведение, динамика взаимодействия между разными хозяевами и паразитами независимо друг от друга различается по степени устойчивости.

Комменсализм

Комменсализм – это форма симбиоза, при которой один вид извлекает пользу из взаимодействия между видами, а другому взаимодействие не приносит ни пользы, ни вреда. Эктосимбиотическое комменсалистическое поведение часто встречается у организмов, прикрепляющихся к более крупным видам для перемещения на большие расстояния или облегчения поиска пищи; это подтверждается на примере прилипал, которые прикрепляются к акулам для питания и передвижения. Еще одним примером эктосимбиотического комменсализма является взаимосвязь между небольшими сидячими организмами и морскими ежами в Южном океане, где морские ежи служат субстратом для роста мелких организмов, оставаясь при этом незатронутыми. В данном случае, отношения между грибами и клещами являются функциональными, поскольку, хотя оба выполняют одну и ту же функцию, они оптимально функционируют при разных температурах. Это обусловлено ограниченной пользой, которую получают как паразит, так и хозяин, и возможным вымиранием хотя бы одного из видов, если другой начнет эксплуатировать его. Если взаимное поведение сохраняется на протяжении достаточного количества поколений, эта динамика может эволюционировать в паразитизм, который является более стабильным, поскольку паразит получает большую выгоду, что способствует поддержанию такого поведения. В этом случае паразит использует преимущества ранее существовавшей взаимовыгодной динамики между хозяином и паразитом, получая для себя большую выгоду.

Паразитизм

Паразитизм – это форма симбиоза, в которой один вид получает выгоду от взаимодействия между видами, а другому организму наносится активный вред. Это наиболее распространенная форма эктосимбиотических взаимодействий. Одним из многих примеров эктосимбиотических паразитов являются головные вши у человека, которые питаются кровью, прикрепляясь к волосистой части головы. Кроме того, зрелые бактерии Branchiobdellida действуют как похитители питательных веществ в кишечнике раков, обеспечивая тем самым своё существование. В этих случаях и головные вши, и Branchiobdellida являются паразитами, взаимодействующими с видами-хозяевами.