【生物科技公司】常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识

生物科技行业）常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识

常见的生物互利共生现象和以往对此关系的认识生物的互利共生现象对于多数人来说还是十分陌生的，离我们最近的共生现象可能是菜地里的豆类植物了。很早种植业者就知道豆类非常节省肥料，特别是氮肥。现在我们知道豆科植物 ( Leguminosae) 有和根瘤菌科( Rhizosrom eae) 共生的习惯，90%的豆科植物在根部有一种瘤状的小突起，当中含有固氮的根瘤菌。每一克干根瘤中含有一百亿个根瘤菌，可以通过生物固氮现象(biologicalfixationofnitrogen) 把空气中的N2 转化为植物可以吸收利用的N H3 ( Ref. 2p283) 。实际上生物的共生十分普遍，发菜，天麻，胶瓜等重要的经济作物都是共生的结果。地衣是绿藻和真菌类的共生体，真菌帮助保持水分和提供营养素，藻类提供光合作用产生的碳水化合物，这使得地衣在奥陶纪(Ordovician) 成为最早的在陆地上生活的

植物(Ref. 4p384)。动物中的一些蚂蚁会饲养特定的昆虫，如蚜虫：为他们提供保护并获取蚜虫的蜜汁。 ( Ref. 5p201) 又如动物和植物的互利共生，渡渡鸟 ( Raphuscalcullatus) 和大头树 ( Calvariam ajor) ,渡渡鸟为大头树提供可使种子萌发的强壮砂囊，大头树为渡渡鸟提供营养丰富的果实 ( Ref.

6p309) 。

以往认为互利共生这种紧密地的相互作用对于生物的作用还是较大的，大多数生态学教材中喜欢强调互利共生造成的协同进化效应，但不把互利共生关系做为最重要的种间关系。有意思的是生态学教材中虽然不把他认为是最主要的关系，但也常常强调在生态系统发育过程中负相互作用倾向于减少的趋势 ( Ref. 7p79) 。实际上这种趋势就是

后来新证据提供的互利共生在物种形成，生态系统形成，及生物史的一系列重大事件中起的决定作用的主要成因。但由于资料老旧(多数停留在50 年代以前 )，多

数教科书不可能让人认识到生物互利共生现象对生物所能起到的重要作用。近几十年来，各种方面发现全面改变了人们对互利共生问题的认识，对于学生来说全面认识互利共生所起的作用，对于理解生物学的基本现象和基本理论是十分重要。

互利共生的惊人力量：到了世纪中期一些惊人的有关互利共生的事实被各种科学探索揭示出来。人们开始对互利共生的认识发生重大改变：！。互利共生可以有很多途

径形成( Ref. 8p5) ：最好的例子是生活在加勒比海的一种裸鳃类动物 ( nudibranch) 以海葵类 ( seaanem one) 作为食物,可是在这种软体

动物吃下那些刺细胞动物( cnidarian)后，海葵的触手及致命的刺细胞从这种蛞蝓 ( Anculapacifica) 的背上长出,成为了蛞蝓的致命武器。( Ref. 9p37110p1 两种生物的组织联系十分紧密就像是一种生物，最不可思议的是两者都可以正常繁殖，活像是希腊神话中的蛇发女妖美度沙。捕食关系居然可以被转化为生物间的互利共生，这是以往的生物学家没有想到的。

还有在人类的历史上微生物，寄生虫一直是人类的头号大敌，它和人类的恶性寄生关系 ( parasitism ) 产生了黑死病，伤寒等疾病

并让人无比恐惧。20 世纪抗生素和消毒剂的发明成了人类的福音，死于传染病的人数大大减少。人们动不动就服用抗生素，还有品种多样的打虫药，到处喷洒消毒剂，恨不得把这些寄生魔鬼斩尽杀绝。可是人类没有告别病痛的困扰。关节炎，营养

不良等一连串的疾病开始折磨人类，人类比以前更易受到感染。研究的结果让人震惊，主要原因是人们现在太“干净”了，没有了微生物，寄生虫，免疫系统失去了正常工作的机会。同时，一些微生物长期和人类生活，他们的寄生副作用极小，有的甚至成为了抵御治病菌的最有效屏障，有的还为我们提供各种我们所需的营养素，与人形成了十分密切的互利共生关系。人类的肠道就像是一个生态系统，任何一种正常生物的消失都会造成系统瓦解。各种菌株，虫卵被开发成治疗疾病的有效药物。这一类的例子告诉生物学家，寄生关系，捕食关系这样的对立关系也常常可以转化为互利共生。

2 ．互利共生是生态系统中最重要的种间关系，生态系统无法离开互利共生关系存在：组成巨大的珊瑚礁的珊瑚纲动物 ( antho zoans) 和特殊的动物性绿藻 ( zoochlorllae) 动物性黄藻 ( Zooxanthellae) ，共生，珊瑚虫提供营养素 ( nutrient) ,藻类则提供各种复杂的光合作用产物，藻类分布在珊瑚虫的组织内很难分辨藻类个体。这种共生的结果是在浅海处的珊瑚靠光合作用的帮助产生了巨大的珊瑚礁，礁体是珊瑚虫分泌的巨大碳酸钙岩石，石灰石，热带海边的白色沙石，甚至石灰质的山峰和岛屿都是他们的杰作。但是分布在深海的珊瑚虫失去了藻类光合作用的帮助，也同时失去了地球上最伟大的生物创造力。 ( Ref. 2p289,9p435) 。共生关系是珊瑚礁，这种拥有惊人的多样性的生态系统的核心。更让人惊讶的是就连我们最熟悉的热带雨林

( tropicrainforest)生态系统也是建立在生物共生的基础之上的。昆虫，鸟类，哺乳类，很多生物为有花植物的授粉作用，种子传播服务。植物为他们提供花蜜，果实作为回报。如果没有生物的共生关系，大部分植物就无法生存。而以木质素，纤

维素 ( cellulose) 为食的各种动物其身体无法产生相应的酶

( enzyme) ,但是他们肠道里的微生物却为他们提供了这种能力，各种昆虫，哺乳类的肠道中都有特别的微生物使他们不致饿死。使全世界最大量的生物资源可以被动物利用。 ( Ref. 2p285) 同时各种共生于肠道之中的大量细菌产生的甲烷气体进入到大气中，使得甲烷这种还原性的气体成为地球大气的一个重要组成成分改变了大气的化学性质。这种成分和由叶绿素产生的远红外波(我们在之后的章节将看到这实际上也是生物共生的结果)成为了生命的标志，为探索外星生命提供了重要线索。

深海一直被认为是生命的荒漠，但是1977 年在加拉帕戈斯群岛320 公里的太平洋中的一处裂口的海脊附近，加尔文号上的地质学家发现水下2600 米深处有一个动物密集的绿洲。有大量1 米长的奇怪管虫 ( Riftiapachyp tila) ，身长30 厘米的蛤( Calyp togenam agnifica)，还有一簇簇的贝类。以及数量极大的蟹类，鱼类，在火山热水喷口(submarinehydrotherm alvent)周围聚集成很大的群落。那些管虫十分