異なる種の 2 つの生物が両方の生物の利益となるように物理的に密接に接触して存在する場合、それらは共生関係にあります。共生は、動物、植物、菌類、またはそれらの組み合わせの間で起こります。それぞれの生物は、他の生物の生存に利益をもたらす何かを提供し、その結果、自らの生存利益も受け取ります。
共生関係と、さまざまな動物や生物がこの設定からどのように恩恵を受けるかについて詳しく学びましょう。
相互関係について
共生関係には、互いに利益を得る 2 つの異なる生物が含まれます。一部のシンビオートは非常に密接に絡み合っているため、一方の生物がどこで終わり、もう一方の生物が始まるかを区別するのが困難です。また、植物と動物の共生生物の場合、その生物が植物なのか、動物なのか、あるいはその両方なのかを見分けるのが難しい場合があります。
シンビオートは、完璧に調和して生き、協力する漫画の動物ではありません。ほとんどのシンビオートは、自分が他の生き物を助けているとは知りません。彼らは自分たちにとって最適な方法で生き残っているだけであり、これは自然選択による本能的な行動です。
おそらくあなた自身がシンビオートであることに気づいていなかったでしょう。あるいは、地球上の生命はおそらく共生なしには存在しないでしょう。あるいは、共生が多細胞生物の進化に関与した可能性がある。あるいは、一部の科学者は、地球全体が 1 つの巨大な共生生物であると考えています。
共産主義
共生主義も 2 つの生物間の関係です。ただし、相互利益はありません。いかなる形でも影響を受けない宿主種、つまり、相互作用によって害を受けず、何も得られない宿主種と、最初の種から恩恵を受ける 2 番目の生物が存在します。
植物か動物か？
共生の最も奇妙なケースの 1 つは、 Convoluta roscoffensisのケースです。これらの小さな虫は海岸線に沿って生息しており、海藻の塊のように見えます。虫自体は透明ですが、その中にはクロロフィルを含み光合成が可能なプラティモナス藻類が住んでいます。彼らはワームに緑色を与えます。
藻類は虫の透明な皮膚を通して太陽光を吸収し、食物を光合成します。虫が機能する消化管や口さえも持たないほどの食物です。藻類は線虫の老廃物をリサイクルし、線虫の体内でライフサイクル全体を経ます。
共生は時々非常に奇妙なものです。
さまざまな種類の共生
共生の伝統的な定義は、同じ種ではない 2 つの生物間の緊密な物理的接触を含む相利関係です。ほとんどの生物学者は今でもこの定義に固執しています。
しかし、生物学者の中には、どちらの生物が利益を得ているかに関係なく、頻繁に濃厚接触を伴う種間の関係はすべて共生であると考える人もいます。これには、一方の種が利益を得る一方、他方の種はまったく影響を受けない共利主義と、一方の生物が利益を得ることで他方の生物に利益をもたらし、他方に害を及ぼす寄生主義が含まれます。
共生にはいくつかの形態があります。場合によっては、偏性共生のように、生物は生存のために共生関係を必要とします。
条件的共生の場合、共生関係は各生物に生存のチャンスを与えますが、絶対に必要というわけではありません。共生関係は必ずしも対称的であるとは限りません。一方の生物にとっては義務的であり、他方にとっては条件的である場合もあります。
定義の「濃厚な身体的接触」の部分は、さらに詳しく検討する価値があります。
ほとんどの場合、それは非常に単純です。ある種は別の生物の体に直接住んでいたり、体の中に住んでいたりすることもあります。しかし、生物学者は 2 つの生物間の生化学的関係も考慮します。酵素、タンパク質、ガス、その他の化学物質を生成して共有している場合、それらはシンビオートであるとも言えます。
内部共生生物は別の生物の内部に住んでいます。そして、生物学者が言う内部とは、実際には内部、つまり細胞間または体組織内 (アコエル扁形動物など) を意味します。外部共生生物は別の生物の体に住んでいます。
他人の消化管内に生息する微生物は であることに注意してください。どうやら、他人の腸の中に住んでいるということは、生物学者が内部共生生物と呼ぶほど密接な関係とは言えないようだ。
菌なし、木なし
植物と菌類は、分類学においてまったく異なるカテゴリーを占めます。しかし、それらの生命は完全に絡み合っているため、世界中のすべての植物の約 90 パーセントには、生存を可能にする独自の菌類の「パートナー」がいます 。問題の真菌は菌根菌です。
多くの菌根菌は樹木や他の植物と密接に共生し、地下深くから栄養分を吸い上げ、樹木の光合成によって生成されるエネルギーの一部（糖の形で）と引き換えにそれらを樹木に提供します。
木の根元の周りでよく見られるキノコやキノコは、実際には、植物が必須栄養素をより効率的に得るために利用する広大な地下菌類ネットワークの生殖器官です。
共生の進化
進化はそれ自体でかなり驚くべきことのように思えるかもしれません。多くの生物が使用する多様で特殊な適応は、時には論理に反するように見えることがあります。共生は、その可能性をさらに低くするだけです。2 つの別々の種が、たまたま完璧に適合する形質をどのようにして進化させたのでしょうか?
実際、進化に疑問を抱く多くの人は、これらが自然には起こり得ないことの「証拠」として共生を挙げています。
最も有用な特性を継承する
自然選択は、共生がどのように進化するかを理解する鍵となります。特定の集団において、一部の生物は他の生物よりも繁殖を成功させるのに有利な特性を持っています。したがって、これらの形質を持つ生物は、それを次の世代に伝える可能性が高くなりますが、それらの形質を持たない生物は、生殖する前に死ぬ可能性が高くなります。
したがって、何世代にもわたって、集団は成功した特徴を持つ個人にますます似てくる傾向があります。
形質の成功または失敗は、個体数の圧力、つまり個体の生存をより困難にする状況に依存します。生き物が環境内の他の生命体を利用できるようにする形質は、生き物がそれらから逃げる（または食べる）ことを可能にする形質と同じくらい成功します。
「あればいいもの」から「必要なもの」へ
ほとんどの共生関係はおそらく条件的として始まったでしょう。自然選択が他の形質ではなくそれらの形質を優先したため、何世代にもわたって生物は共生にさらに依存するようになりました。
最終的に、共生は、共生生物が互いに由来する食物、住居、酵素、その他あらゆるものの唯一の供給源となりました。
共生を進化の道具箱として見る別の方法もあります。木は土壌の奥深くにある栄養分を必要とします。彼らは、それらの栄養素を自分自身で抽出できるようにするために、より効率的な根系を進化させることができるでしょう – 実際、多くの木はそうしています。
しかし、これには長い時間がかかる可能性があり (数万年以上)、まったく起こらない可能性もあります。たまたま、菌類がすでにこの能力を持っているだけです。 2 つの種が接近していることに気付いた場合、車輪を再発明するよりも、もう一方の生物がすでに利用できる「ツール」を組み込む方法を進化させる方がはるかに早いです。
共生
生物学者の中には、共生発生として知られる理論の支持者もいます。この理論はかなり広く受け入れられており、実際には共生が地球上の複雑な生命の起源の鍵であることを示唆しています。
共生発生理論家は、ますます多様化した微生物が一連の共生関係を結び、異なる微生物が微生物の存在に不可欠な役割を果たしていると考えています。
これらの関係は、それぞれが機械の歯車として機能する相互微生物の緊密に統合されたネットワークに進化しました。彼らは最終的に、それらすべてを包み込むケーシングを進化させました。この「チーム」を構成する微生物は、ミトコンドリア、核、リボソームといった細胞の一部になりました。
虫、コウモリ、鳥、花
多くの植物は、ある植物のおしべから別の植物の卵子に花粉を運ぶのを動物に依存しています。これらの植物は、色や香りで花粉媒介者を引き寄せる進化した花を持っています。
共生関係では、花には蜜が含まれており、昆虫、コウモリ、鳥に栄養上の利点を与える甘くてエネルギーが豊富な物質です。動物がさらに蜜を求めて次の花に移動すると、誤ってそこに花粉を運び、受粉という植物の目的を達成します。
一部の動物は、蜜を効率的に吸い出すために、形作られたくちばしや口吻など、非常に特殊な機能を進化させています。さらに、花は、特定の種類の動物のみが花の蜜を吸うことを可能にする特定の形をしている場合があります。
これにより、植物は他の種類の植物に飛び回ることがなく、その動物の受粉作業を独占することができます。
あなたはシンビオートですか?
あなたはシンビオートですか？絶対に。消化管には何兆もの細菌やその他の微生物が存在します。実際、細菌は糞便の質量の大部分を占めています。これらの細菌は多くの機能を果たしますが、主に消化器系が単独で処理できないものを分解します。
たとえば、多くの炭水化物は消化されずに腸に送られます。そこの細菌は炭水化物をさまざまな酸に分解し、体が吸収して処理できるようにします。
その結果、私たちは食べ物からより多くの栄養素とカロリーを摂取します。抗生物質はこれらの細菌の多くを殺し、再び増殖するまで消化効率を低下させる可能性があります 。細菌の側では、安定した食物が直接届けられます。
この消化補助は、食料資源へのアクセスが限られている人々にとって大きな利点です。彼らは食べ物からできる限りすべてのカロリーを摂取する必要があります。しかし、科学者たちは、西側諸国で蔓延する肥満に対するヒトの腸内細菌の寄与を研究してきた。
実験では、消化を助けるバクテリアのいない無菌環境で飼育されたマウスは、高カロリー、高脂肪の食事を与えられたにもかかわらず、痩せたままであることが示されました。私たち自身の腸内細菌との共生関係を操作することで、効果的なダイエット薬の開発につながる可能性があります。
腸内の細菌は非常に複雑で、まだ完全には理解されていない利点をもたらします。一部の科学者は、それらが「練習」を提供することで私たちの免疫システムを助け、より有害な微生物から私たちを守る抗体を生成できるのではないかと考えています。
実際、腸内細菌自体が消化管から血流に移動すると、私たちに非常に有害になる可能性があります。また、私たちの腸内に侵入して生息できれば有害な微生物と競合する可能性もあります。
ポップカルチャーにおけるエイリアンシンビオート
マーベル・コミックの世界では、シンビオートとして知られる異星種族が地球市民、特にスーパーヒーローのスパイダーマンを繰り返し悩ませてきました。二人とも宇宙に運ばれたとき、彼は最初のシンビオートに遭遇した。スパイダーマンは、それが生き物であることに気づく前に、それがエイリアンの素材で作られた単なる黒いコスチュームだと思っていた。
シンビオートは後に精神障害を患った記者エディ・ブロックに移り、ヴェノムとして知られる怪物を形成した。出芽によって無性生殖を行うシンビオートの最初の子孫は連続殺人犯と結びつき、カーネイジとして知られる生き物となった。
最終的に、私たちはシンビオート種族が寄生し、惑星全体に侵入し、見つけたあらゆる生き物と結びついて食べていたことを知ります。彼らは銀河系を越えて惑星から惑星へと移動する際に、何万もの種の絶滅に関与している可能性があります。スパイダーマンのシンビオートは、寄生種族の狂気の追放者だった。
シンビオートの例
共生関係は珍しいことではありません。特に素晴らしい例をいくつか紹介します。
セクロピアの木とアステカアリ
セクロピアの木には中空の幹があり、その中にはアリの栄養となる甘い液体が分泌されています。アステカアリは木に定着し、幹を数百万匹のアリで満たし、木から避難所と食べ物を受け取ります。
この木は蔓に弱いので、蔓が伸びてきて、木に重みを与えたり、窒息させたりする可能性があります。アステカアリはセクロピアを巡回し、顎を使って蔓を切り落とします。
クリーナーフィッシュ（そして鳥）
他の魚の体（または口の中）から寄生細菌や真菌を効果的に除去する魚の例は数多くあります。パイロットフィッシュ、クライアントフィッシュ、クリーナーベラ、セニョリータフィッシュはすべて、他の種の寄生虫を食べておいしい食事を獲得します。
他の魚は、これらの寄生虫が放置した場合に引き起こす被害から保護されます。彼らは、よりきれいな魚が仕事をできるように攻撃的な行動を止めるだけでなく、わざわざ彼らを訪問します。
よりクリーンな関係は水の外にも存在します。サギ、ウシツツキ、チドリ、カウバードはすべて、人生のかなりの部分を他の動物に乗って過ごします。鳥は昆虫、ダニ、その他の寄生虫を捕食して食べます。チドリは、日向ぼっこしているワニの口に飛び込み、ヒルを食べます。
鳥は動物（シマウマ、バイソン、イボイノシシ、家畜）を有害な昆虫から守ります。掃除鳥は警報システムとしても機能し、危険が存在するときに宿主に通知します。
ハニーガイド
ハニーガイドと呼ばれる鳥の一種は、ミツロウやミツバチの幼虫を好んで食べます。ただし、蜂の巣を壊すほどの大きさではありません。
これを達成するために、近くの哺乳類、時には人間やラーテルと呼ばれるアナグマのような生き物を見つけます。それから注意を引くために飛び回り、「助手」を巣に連れて行きます。助手は蜂蜜が欲しいので、それを食べるために巣をこじ開け、ワックスと幼虫をミツバチガイドにさらします。
根圏
植物には窒素が必要です。健康的な成長に重要な重要な栄養素です。しかし、植物には空気から窒素を取り出す機構がありません。地面がたまたま肥沃であれば地面からそれを得ることができますが、供給は簡単に枯渇する可能性があります。
共生の「進化の道具箱」の側面の完璧な例として、特定の植物は、窒素固定細菌のように、空気から窒素を抽出する（または「固定」）能力を持つ別の種を発見しました。
ジャガイモ、ピーナッツ、その他多くの植物を含むマメ科植物は、根粒菌と結合します。この細菌は実際にはマメ科植物の根の結節の中で増殖します。
マメ科植物は、根粒菌が遊離窒素中の強い化学結合を切断するのに必要なエネルギーを提供し、根粒菌は宿主植物のために窒素を生成するだけでなく、周囲の土壌を何年も肥沃に保つのに十分な窒素を生成します。
ガイア理論
1970 年代に初めて普及したガイア理論は、地球自体が、そこに住む他のすべての生命体と共生して存在する生命体であることを示唆しています。この理論は、生命の繁栄を可能にする地球上の比較的安定した環境を説明する可能性があります。
気温、大気の組成、食料供給量は、場所によって、また時間の経過とともに大きく異なりますが、安定した中間点を中心に変動する傾向があります。
広く受け入れられている生命の定義の 1 つに、生殖能力が含まれています。ガイア理論の支持者の中には、ガイアには実際に繁殖能力があるのではないかと示唆する人もいます。
人類は現在地球を離れることができ、他の惑星に旅行できるようになるまであと数十年かかるかもしれません。火星の入植者は種子のようなもので、地球の生物圏を他の世界に広めることになるだろう。
