Введение

Тип бактерий
Симбиотические бактерии – это бактерии, живущие в симбиозе с другим организмом или с другими бактериями. Например, ризобии, обитающие в корневых клубеньках бобовых растений, обеспечивают фиксацию азота для этих растений.

Типы симбиоза

Типы симбиотических отношений — мутуализм, комменсализм, паразитизм и аменсализм.

Эндосимбиоз

Эндосимбионты живут внутри других организмов, будь то их тела или клетки. Теория эндосимбиоза, также известная как симбиогенез, объясняет эволюцию эукариотических организмов. Согласно теории эндосимбиоза о происхождении эукариотических клеток, ученые полагают, что эукариоты возникли в результате взаимоотношений между двумя или более прокариотическими клетками около 2,7 миллиардов лет назад. Предполагается, что предки митохондрий и хлоропластов вступили в эндосимбиотические отношения с другой прокариотической клеткой, в конечном счете эволюционировав в те эукариотические клетки, которые известны сегодня.

Эктосимбиоз

Эктосимбиоз определяется как симбиотическое взаимодействие, при котором один организм обитает на внешней поверхности другого организма.

Симбиотические отношения

Некоторые растения устанавливают симбиотические отношения с бактериями, что позволяет им формировать клубеньки, облегчающие превращение атмосферного азота в аммиак. В связи с этим было обнаружено, что цитокинины играют роль в развитии клубеньков, фиксирующих азот на корнях. По-видимому, растение должно не только нуждаться в азотфиксирующих бактериях, но и быть способным синтезировать цитокинины, стимулирующие образование корневых клубеньков, необходимых для фиксации азота. Симбиотические бактерии способны жить в или на растительных и животных тканях. В пищеварительных системах симбиотические бактерии помогают расщеплять пищу, содержащую волокна. Они также способствуют выработке витаминов. Симбиотические бактерии могут обитать вблизи гидротермальных источников. Обычно они находятся во взаимовыгодных отношениях с другими бактериями. Некоторые живут в трубчатых червях.

Трансмиссия

Существует два основных способа передачи симбиотических бактерий. Первый – горизонтальная передача, при которой микробы приобретаются из окружающей среды, и либо окружающая среда, либо популяция хозяина служат источником инокуля для симбиоза. Примером горизонтальной передачи является глубоководный трубчатый червь и его симбионт. Кораллы эволюционировали в олиготрофных водах, которые обычно бедны азотом. Поэтому кораллы должны формировать мутуалистические отношения с организмами, фиксирующими азот, в данном случае, объектом данного исследования – Symbiodinium. Помимо этого динофлагеллята, кораллы также формируют отношения с бактериями, археями и грибами. Проблема заключается в том, что эти динофлагелляты также испытывают дефицит азота и должны формировать симбиотические отношения с другим организмом; предполагается, что это диазотрофы. Кроме того, было обнаружено, что цианобактерии обладают генами, позволяющими им осуществлять фиксацию азота. Виды Holospora способны сохранять свою инфекционную активность в течение ограниченного времени и формировать симбиотические отношения с видами Paramecium.

Растения и ризобиальные бактерии

Существует взаимовыгодное (мутуалистическое) взаимодействие между бобовыми растениями и ризобиальными бактериями, позволяющее растениям выживать в среде, бедной азотом. Соэволюция определяется как ситуация, когда два организма эволюционируют в ответ друг на друга. В исследовании, опубликованном в журнале Functional Ecology, ученые изучили, предоставляет ли такое взаимовыгодное взаимодействие эволюционное преимущество либо растению, либо симбионту. Они не обнаружили, чтобы изученные ризобиальные бактерии имели какое-либо эволюционное преимущество во взаимодействии с хозяином, но выявили значительную генетическую изменчивость среди исследованных популяций ризобиальных бактерий.

Химиосинтетические бактерии и мидии

Симбиотические, хемосинтетические бактерии, обнаруженные у мидий (Bathymodiolus), обитающих вблизи гидротермальных источников, имеют ген, позволяющий им использовать водород в качестве источника энергии, предпочитая его сере или метану для выработки энергии. Трихонимфа – эндосимбионт, живущий внутри термитов и одновременно являющийся хозяином для бактериальных симбионтов. Бактерии внутри трихонимфы в термитах производят целлюлазу. Ферменты целлюлазы используются для расщепления целлюлозы, содержащейся в клеточных стенках растений. Термиты, кишечный простейший трихонимфа и бактерии, производящие целлюлазу, участвуют в трехстороннем облигатном симбиотическом мутуализме. Термиты получают выгоду от этих двух видов, поскольку они преобразуют древесину в питательные вещества, которые термиты могут переваривать. Кроме того, трихонимфа получает выгоду от термитов, так как те предоставляют место обитания и доступ к пище. Трихонимфа также получает выгоду от бактерий, поскольку они помогают расщеплять целлюлозу в древесине, которую потребляет простейший. Наконец, бактерии получают место обитания и необходимые для выживания питательные вещества.

Кишечные бактерии

Человеческий кишечник содержит приблизительно тридцать восемь триллионов микробов. Кишечник – это динамичная экосистема, поскольку он состоит как из постоянных, так и из временных компонентов: одни бактерии заселяют кишечник и остаются в нём на протяжении всей жизни человека, а другие попадают с пищей и выводятся с фекалиями. Новорожденные рождаются без бактерий в кишечнике, однако сразу после рождения начинают заселять его микрофлорой через пищу и другие источники. Большинство бактерий, обитающих в организме человека, полезны и участвуют в поддержании жизненно важных процессов. Кишечные бактерии часто помогают расщеплять пищу и синтезируют важные витамины, которые организм человека не может усвоить самостоятельно. Поэтому при приеме антибиотиков необходимо соблюдать осторожность. Антибиотики не различают полезные и вредные бактерии и уничтожают их все. Неосторожное применение антибиотиков может привести к проблемам с желудочно-кишечным трактом из-за нарушения баланса микрофлоры. Поэтому некоторые врачи рекомендуют принимать пробиотики во время курса антибиотиков для восстановления полезных бактерий.

Польза бактериального симбиоза

Организмы обычно устанавливают симбиотические отношения из-за ограниченной доступности ресурсов в их среде обитания или из-за недостатка источников пищи. Триатоминовые переносчики имеют только одного хозяина и поэтому должны устанавливать отношения с бактериями, чтобы получать необходимые питательные вещества для поддержания жизнедеятельности. Симбиотические бактерии используются в паратрансгенезе для борьбы с важными переносчиками заболеваний, такими как передача болезни Шагаса триатомовыми клопами-поцелуями. Симбиотические бактерии в корнях бобовых обеспечивают растения аммиаком в обмен на углерод и безопасное место обитания.