Мутуализм и симбиоз

Не все взаимодействия видов антагонистичны; многие организмы зависят от партнерских отношений, в которых выигрывают оба, от опыления и распространения семян до интимных симбиозов, которые сформировали эукариотическую клетку.

Definition

Мутуализм и симбиоз — это межвидовые взаимодействия, часто долгосрочные и интимные, в которых виды обмениваются выгодами; симбиоз обозначает тесную физическую ассоциацию, а мутуализм — взаимную выгоду.

Scope

Эта тема охватывает позитивные и интимные взаимодействия между видами: мутуализм, при котором оба партнера получают выгоду, спектр симбиозов от мутуализма через комменсализм до паразитизма, а также экологию опыления, распространения семян, микоризы, азотфиксирующих ассоциаций и микробиоты кишечника. В ней рассматриваются затраты и выгоды, определяющие, остаются ли взаимодействия кооперативными, проблема обмана и роль мутуализма в структуре сообщества.

Core questions

• Как мутуалистические партнерства обеспечивают взаимную выгоду?
• Что отличает мутуализм, комменсализм и паразитизм?
• Как мутуализмы стабилизируются против обмана?
• Как мутуализмы, такие как опыление и микориза, формируют сообщества?

Key theories

Затраты, выгоды и континуум мутуализм-паразитизм

Мутуализмы сохраняются, когда выгоды, получаемые каждым партнером, превышают затраты на предоставление услуг, и одна и та же ассоциация может смещаться по континууму в сторону паразитизма по мере изменения баланса затрат и выгод в зависимости от контекста.

Стабильность и проблема обмана

Поскольку эксплуатация партнера без взаимности может быть выгодной, мутуализмы требуют таких механизмов, как выбор партнера, санкции и пространственная структура, чтобы ограничивать обманщиков и оставаться эволюционно стабильными.

Mechanisms

В мутуализме каждый партнер предоставляет услугу — питательные вещества, транспорт, защиту или среду обитания — которая приносит пользу другому, и чистая выгода зависит от разницы между полученной ценностью и затраченными ресурсами. Отбор благоприятствует партнерам, которые максимизируют свою собственную отдачу, создавая напряжение, которое может быть разрешено механизмами, вознаграждающими сотрудничество и наказывающими обман, такими как преимущественное распределение ресурсов эффективным партнерам. Многие мутуализмы являются облигатными, при этом каждый партнер не может существовать без другого, в то время как другие являются факультативными и зависят от контекста.

Clinical relevance

Экология мутуализма лежит в основе сохранения опылителей и услуг по опылению, управления микоризными и азотфиксирующими симбиозами в сельском хозяйстве, а также понимания взаимоотношений хозяин-микробиом. Это образовательный контекст, а не предписание по управлению.

History

Де Бари ввел термин «симбиоз» в 1879 году. Исследования Янзена мутуализма муравьев и акаций в 1960-х годах и эндосимбиотическая теория Маргулис о происхождении органелл изменили взгляды на сотрудничество, а Бронштейн и другие с 1990-х годов создали современную структуру затрат-выгод и эволюционную основу для мутуализма.

Key figures

• Anton de Bary
• Lynn Margulis
• Judith Bronstein
• Daniel Janzen

Seminal works

• begon2006
• bronstein2015
• bronstein1994

Frequently asked questions

В чем разница между симбиозом и мутуализмом?

Симбиоз относится к тесной, часто долгосрочной физической ассоциации между видами, которая может быть мутуалистической, комменсальной или паразитической, тогда как мутуализм конкретно обозначает взаимодействие, в котором оба партнера получают выгоду.

Почему мутуализмы не разрушаются из-за обмана?

Механизмы, такие как выбор надежных партнеров, отказ в вознаграждении несотрудничающим и пространственная структуризация взаимодействий, ограничивают успех обманщиков, сохраняя мутуализмы стабильными на протяжении эволюционного времени.