共生关系

共生关系

共生关系-概述

小丑鱼和海葵之间存在互利的共生关系

共生关系是指两种不同生物之间所形成的紧密互利关系。动物、植物、菌类以及三者中任意两者之间都存在“共生”。在共生关系中，一方为另一方提供有利于生存的帮助，同时也获得对方的帮助。有的共生生物紧密缠绕在一起，让人们很难将二者区分开来。在植物和动物共生的例子中，我们往往很难判断这些生物究竟是植物，还是动物。

共生生物可不是一起生活、一起工作、和谐共处的卡通角色。大部分共生生物并不知道自己正在帮助另一种生物，它们只是选择了对自身最有利的生存方式，这是物种自然选择的本能行为。

人类其实也是共生生物。没有共生现象，地球上可能就不会存在生命。也许正是共生关系推动了多细胞生物的进化。有的科学家认为整个地球就是个巨大的共生有机体。但共生关系有时看起来很奇怪。[1]

共生关系-形式

共生关系的形式有许多种。有的共生生物需要借助共生关系来维系生命，这属于专性共生关系。有的共生关系只是提高了共生生物的生存几率，但并不是必须的，这叫做兼性共生关系。共生关系有时是不对称的，在共生关系中很可能出现一种生物是专性共生而另一种生物是兼性共生的现象。

传统定义中的“密切接触”也值得仔细推敲。大多数情况下，这种关系很简单——一个生物直接长在另一生物之上或另一生物体内。但生物学家认为两种生物如果存在某种生物化学关系，比如产生并分享酶、蛋白质、气体或其他化合物，那么它们也可以被视为共生生物。

共生关系还分为内共生关系和外共生关系。内共生关系是指一种生物长在另一生物体内，生物学家所说的“体内”是指生物体的细胞之间或身体组织里面（比如鞭毛虫的例子）。外共生是关系指一种生物长在另一种生物之外。（某种生物长在另一种生物的消化道内应该属于外共生，因为这种情况显然不符合生物学家对于内共生关系的定义。

共生关系-进化

阿兹特克蚁会保护它们赖以生存的蚁栖树

进化本身是不可思议的。生物的适应现象多种多样，有时这种现象似乎有违逻辑，生物共生现象尤其如此。自然选择是解释共生生物进化过程的关键。在某生物种群中，有些个体具有比其他个体更利于生存繁衍的共生特征，它们更有可能将这种特征传给后代，而其他不具有这种有利特征的个体则很有可能在进行繁殖之前死去。这样经过一代又一代的传递，有利于生存的优越特征会在该种群中表现得越来越明显。

决定共生特征能否得以传承的关键因素是种群压力——种群压力是指对某种群的个体来说比较艰难的生存环境。在进化的过程中，生物的共生特性和它们的逃脱天敌以及捕获猎物特性同样重要。许多共生关系最开始也许只是兼性共生，在经历了长期进化之后，这些生物会变得越来越依赖共生关系，因为共生特征在优胜劣汰的自然选择中具有优势。最终，共生双方将完全依靠共生关系获取食物、居所、酶等生存资料。

生物共生关系就好像是生物进化的“工具箱”。比如，树木需要土壤深处的养分，为此它们会进化出有利于吸收养分的根系——事实上，许多树木都有发达的根系。但是，这种进化需要漫长的时间（通常需要上万年甚至更长的时间），而且有些树木可能无法完成这样的进化。而土壤中的真菌恰好具有从土壤深处汲取养分的能力。当树木与真菌比邻而生时，就会彼此形成共生关系，因为树木进化成与真菌共生的生物显然要比树木的单独进化快得多。

有的生物学家提出了一个叫做“共生起源”的理论，这一理论已经被普遍接受。该理论认为共生是地球上复杂生物起源的关键。在物种的进化过程中，日益多样的微生物逐渐形成了一系列共生关系，不同的微生物在共生关系中发挥不同的作用，以维持生存。这些共生关系逐渐发展成一个关系紧密的互利网络，每种微生物都好像是机器上的一个齿轮。最终，它们进化成了带有一层保护膜的整体，也就是人们说的细胞，而其中的微生物都成了细胞的一部分：线粒体、细胞核和核糖体。[2]

共生关系-实例

黄嘴牛椋鸟以非洲水牛身上的寄生虫

为食，但它们本身也是寄生生物，会啄食水牛伤口处的结痂，不让它们的伤口愈合。

植物

豆科植物和根瘤菌是又一个共生的的实例。根瘤菌存在于土壤中，是有鞭毛的杆菌。根瘤菌与豆科植物之间有一定的寄主特异性，但不十分严格，例如豌豆根瘤菌能与豌豆共生，也能与蚕豆共生，但不能与大豆共生。在整个共生阶段，根瘤菌被包围在寄主质膜所形成的侵入线中，在寄主内合成固氮酶。豆血红蛋白则系共生作用产物，具体讲，植物产生球蛋白，而血红素则由细菌合成。豆血红蛋白存在于植物细胞的液泡中，对氧具有很强的亲和力，因此对创造固氮作用所必须的厌氧条件是有利的。就这样细菌开始固氮。在植物体内细菌有赖于植物提供能量，而类菌体只能固氮而不能利用所固定的氮。所以豆科植物供给根瘤菌碳水化合物，根瘤菌供给植物氮素养料，从而形成互利共生关系。[3]

动物

动物与微生物之间共生现象的例子也很多。牛、羊等反刍动物与瘤胃微生物共生就是其中的一个例子。反刍动物的瘤胃的温度恒定、pH保持在5.8—6.8之间，瘤胃中的CO2、CH44等气体造成无氧环境，大量的草料经过口腔后与唾液混合进入瘤胃中，为其中的微生物提供了丰富的营养物质。瘤胃微生物分解纤维素，为反刍动物提供糖类、氨基酸和维生素等营养。两者相互依赖，互惠共生。

人类

生长在印度洋科科斯群岛的蝠鲼与鮣

鱼

人和人体肠道的正常菌群之间也是共生关系。人体肠道的正常菌群在一般情况下，它们的巨大数量足以排阻和抑制外来肠道致病菌的入侵，还为人提供维生素B1、B2、B12、K、叶酸等营养物质。而人体肠道为这些微生物提供良好的栖息场所。当人长期服用广谱抗生素致使肠道中正常菌群失调后，就会出现维生素缺乏症。

海洋生物

海洋生物群落中共生现象也十分普遍，如小丑鱼和海葵之间；某些小虾和海葵之间；珊瑚鳟和隆头鱼之类担任“清洁工作”的鱼之间的关系。太平洋中有一种大珊瑚──石芝，呈美丽的翠绿色，非常漂亮，这是因为其组织中共生着一种微小的海藻的缘故。

清洁鱼有很多种，它们会帮助其他鱼类清理身上或口中的细菌和真菌。舟鰤、清洁工隆头鱼和加州尖隆头鱼均以其他鱼类身上的寄生生物为食。如果没有这些清洁鱼，其他鱼类就会受到寄生虫的困扰。因此，当清洁鱼靠近时，其他鱼类一般不会采取任何攻击行动，这让清洁鱼可以放心完成清洁工作。此外，其他鱼类有时还会主动去找清洁鱼来帮助自己清除细菌。共生关系-生态作用

共生关系有非常重要的生态作用，据估计根瘤菌固定的氮约占生物固氮的40%。具有能够固定氮的块根的木本树种，通常是最先占领贫瘠的土壤。例如在阿拉斯加，赤杨由于块根中有共生固氮菌，故能很快占满整个冰碛土。