Hợp tác cộng sinh và Cộng sinh

Không phải tất cả các tương tác giữa các loài đều đối kháng; nhiều sinh vật phụ thuộc vào các mối quan hệ đối tác mà cả hai bên đều có lợi, từ thụ phấn và phát tán hạt đến các mối quan hệ cộng sinh mật thiết đã hình thành nên tế bào nhân chuẩn.

Definition

Hợp tác cộng sinh và cộng sinh là các tương tác giữa các loài, thường kéo dài và mật thiết, trong đó các loài trao đổi lợi ích; cộng sinh biểu thị sự liên kết vật lý chặt chẽ và hợp tác cộng sinh biểu thị lợi ích qua lại.

Scope

Chủ đề này bao gồm các tương tác tích cực và mật thiết giữa các loài: các mối quan hệ hợp tác cộng sinh mà cả hai đối tác đều có lợi, phổ cộng sinh từ hợp tác cộng sinh qua hội sinh đến ký sinh, và sinh thái học của thụ phấn, phát tán hạt, nấm rễ (mycorrhizae), các mối quan hệ cố định đạm, và hệ vi sinh vật đường ruột. Nó đề cập đến các chi phí và lợi ích quyết định liệu các tương tác có duy trì tính hợp tác hay không, vấn đề gian lận, và vai trò của hợp tác cộng sinh trong cấu trúc quần xã.

Core questions

• Các mối quan hệ hợp tác cộng sinh mang lại lợi ích qua lại như thế nào?
• Điều gì phân biệt hợp tác cộng sinh, hội sinh và ký sinh?
• Các mối quan hệ hợp tác cộng sinh được ổn định chống lại sự gian lận như thế nào?
• Các mối quan hệ hợp tác cộng sinh như thụ phấn và nấm rễ định hình các quần xã như thế nào?

Key theories

Chi phí, lợi ích và phổ liên tục hợp tác cộng sinh-ký sinh

Các mối quan hệ hợp tác cộng sinh tồn tại khi lợi ích mà mỗi đối tác thu được vượt quá chi phí cung cấp dịch vụ, và cùng một mối quan hệ có thể dịch chuyển dọc theo một phổ liên tục về phía ký sinh khi sự cân bằng chi phí và lợi ích thay đổi theo ngữ cảnh.

Sự ổn định và vấn đề gian lận

Vì việc khai thác một đối tác mà không đáp lại có thể mang lại lợi thế, các mối quan hệ hợp tác cộng sinh đòi hỏi các cơ chế như lựa chọn đối tác, trừng phạt và cấu trúc không gian để hạn chế những kẻ gian lận và duy trì sự ổn định về mặt tiến hóa.

Mechanisms

Trong một mối quan hệ hợp tác cộng sinh, mỗi đối tác cung cấp một dịch vụ—chất dinh dưỡng, vận chuyển, bảo vệ hoặc môi trường sống—mang lại lợi ích cho đối tác kia, và lợi ích ròng phụ thuộc vào sự khác biệt giữa giá trị nhận được và tài nguyên đã bỏ ra. Chọn lọc tự nhiên ưu tiên các đối tác tối đa hóa lợi ích của chính họ, tạo ra sự căng thẳng có thể được giải quyết bằng các cơ chế thưởng cho sự hợp tác và trừng phạt hành vi gian lận, chẳng hạn như ưu tiên phân bổ tài nguyên cho các đối tác hiệu quả. Nhiều mối quan hệ hợp tác cộng sinh là bắt buộc, mỗi đối tác không thể tồn tại nếu thiếu đối tác kia, trong khi những mối quan hệ khác là tùy nghi và phụ thuộc vào ngữ cảnh.

Clinical relevance

Sinh thái học hợp tác cộng sinh là cơ sở cho việc bảo tồn các loài thụ phấn và dịch vụ thụ phấn, quản lý các mối quan hệ cộng sinh nấm rễ và cố định đạm trong nông nghiệp, và hiểu biết về mối quan hệ vật chủ-hệ vi sinh vật. Đây là ngữ cảnh giáo dục, không phải là chỉ định quản lý.

History

De Bary đã đặt ra thuật ngữ cộng sinh vào năm 1879. Các nghiên cứu của Janzen về mối quan hệ hợp tác cộng sinh giữa kiến và cây keo vào những năm 1960 và lý thuyết nội cộng sinh của Margulis về nguồn gốc bào quan đã định hình lại quan điểm về sự hợp tác, và Bronstein cùng các nhà khoa học khác đã xây dựng một khuôn khổ chi phí-lợi ích và tiến hóa hiện đại cho hợp tác cộng sinh từ những năm 1990.

Key figures

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

Seminal works

• begon2006
• bronstein2015
• bronstein1994

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa cộng sinh và hợp tác cộng sinh là gì?

Cộng sinh đề cập đến một mối liên kết vật lý chặt chẽ, thường kéo dài giữa các loài, có thể là hợp tác cộng sinh, hội sinh hoặc ký sinh, trong khi hợp tác cộng sinh đặc biệt biểu thị một tương tác mà cả hai đối tác đều có lợi.

Tại sao các mối quan hệ hợp tác cộng sinh không sụp đổ vì gian lận?

Các cơ chế như lựa chọn đối tác đáng tin cậy, từ chối phần thưởng đối với những đối tác không hợp tác và cấu trúc không gian của các tương tác hạn chế sự thành công của những kẻ gian lận, giữ cho các mối quan hệ hợp tác cộng sinh ổn định theo thời gian tiến hóa.