Symbiose - Symbiosis
La symbiose (du grec συμβίωσις , symbíōsis , "vivre ensemble", de σύν , sýn , "ensemble", et βίωσις , bíōsis, "vivre") est tout type d' interaction biologique étroite et à long terme entre deux organismes biologiques différents , être il est mutualiste , commensaliste ou parasitaire . Les organismes, chacun appelé symbiote , doivent appartenir à des espèces différentes . En 1879, Heinrich Anton de Bary la définit comme « le vivre ensemble d'organismes dissemblables ». Le terme a fait l'objet d'un débat d'un siècle pour savoir s'il devait spécifiquement désigner le mutualisme, comme dans le cas des lichens . Les biologistes ont maintenant abandonné cette restriction.
La symbiose peut être obligatoire, ce qui signifie qu'un ou plusieurs des symbiotes dépendent les uns des autres pour leur survie, ou facultative (facultatif), lorsqu'ils peuvent généralement vivre de manière indépendante.
La symbiose est également classée par attachement physique. Lorsque les symbiotes forment un seul corps, on parle de symbiose conjonctive, tandis que tous les autres arrangements sont appelés symbiose disjonctive. Lorsqu'un organisme vit à la surface d'un autre, comme les poux de tête chez l'homme, on parle d' ectosymbiose ; lorsqu'un partenaire vit à l'intérieur des tissus d'un autre, comme le Symbiodinium dans le corail , on parle d' endosymbiose .
Définition
La définition de la symbiose a fait débat pendant 130 ans. En 1877, Albert Bernhard Frank utilisa le terme de symbiose pour décrire la relation mutualiste chez les lichens . En 1878, le mycologue allemand Heinrich Anton de Bary le définit comme « le vivre ensemble d'organismes différents ». La définition a varié parmi les scientifiques, certains préconisant qu'elle ne devrait se référer qu'aux mutualismes persistants , tandis que d'autres pensaient qu'elle devrait s'appliquer à toutes les interactions biologiques persistantes (en d'autres termes, au mutualisme, au commensalisme et au parasitisme , mais à l'exclusion des interactions brèves telles que la prédation ). Au 21e siècle, cette dernière est devenue la définition largement acceptée par les biologistes.
En 1949, Edward Haskell a proposé une approche intégrative avec une classification des « co-actions », adoptée plus tard par les biologistes comme des « interactions ».
Obligatoire versus facultatif
Les relations peuvent être obligatoires, ce qui signifie que l'un ou les deux symbiotes dépendent entièrement l'un de l'autre pour survivre. Par exemple, dans les lichens , qui sont constitués de symbiotes fongiques et photosynthétiques, les partenaires fongiques ne peuvent pas vivre seuls. Les symbiotes d'algues ou de cyanobactéries dans les lichens, tels que Trentepohlia , peuvent généralement vivre indépendamment, et leur partie de la relation est donc décrite comme facultative (facultatif).
Interaction physique
L'endosymbiose est toute relation symbiotique dans laquelle un symbiote vit dans les tissus de l'autre, soit dans les cellules, soit de manière extracellulaire. Des exemples comprennent diverses microbiomes : Rhizobium , des bactéries fixatrices d' azote qui vivent dans les nodules des racines des légumineuses racines; les actinomycètes , bactéries fixatrices d'azote telles que Frankia , qui vivent dans les nodules des racines d' aulne ; algues unicellulaires à l' intérieur des coraux bâtisseurs de récifs ; et les endosymbiotes bactériens qui fournissent des nutriments essentiels à environ 10 à 15 % des insectes.
L'ectosymbiose est toute relation symbiotique dans laquelle le symbiote vit à la surface du corps de l' hôte , y compris la surface interne du tube digestif ou les canaux des glandes exocrines . Des exemples de ceci incluent les ectoparasites tels que les poux ; les ectosymbiotes commensaux tels que les balanes , qui s'attachent à la mâchoire des baleines à fanons ; et les ectosymbiotes mutualistes tels que les poissons plus propres .
Concurrence
La compétition peut être définie comme une interaction entre des organismes ou des espèces, dans laquelle la fitness de l'un est diminuée par la présence d'un autre. L' offre limitée d'au moins une ressource (telle que la nourriture , l' eau et le territoire ) utilisée par les deux facilite généralement ce type d'interaction, bien que la concurrence puisse également exister sur d'autres « agréments », comme les femelles pour la reproduction (dans le cas des mâles organismes de la même espèce).
Mutualisme
Le mutualisme ou l'altruisme réciproque interspécifique est une relation à long terme entre des individus d' espèces différentes dont les deux individus bénéficient. Les relations mutualistes peuvent être soit obligatoires pour les deux espèces, obligatoires pour l'une mais facultatives pour l'autre, ou facultatives pour les deux.
Un grand pourcentage d' herbivores ont une flore intestinale mutualiste pour les aider à digérer la matière végétale, qui est plus difficile à digérer que les proies animales. Cette flore intestinale est constituée de protozoaires digérant la cellulose ou de bactéries vivant dans les intestins des herbivores. Les récifs coralliens sont le résultat d'un mutualisme entre les organismes coralliens et les différents types d'algues qui y vivent. La plupart des plantes terrestres et des écosystèmes terrestres reposent sur le mutualisme entre les plantes, qui fixent le carbone de l'air, et les champignons mycorhiziens , qui aident à extraire l'eau et les minéraux du sol.
Un exemple de mutualisme est la relation entre les poissons - clowns ocellaris qui habitent parmi les tentacules des anémones de mer Ritteri . Le poisson territorial protège l'anémone des poissons mangeurs d' anémones , et à son tour les tentacules urticants de l'anémone protègent le poisson-clown de ses prédateurs . Un mucus spécial sur le poisson-clown le protège des tentacules urticants.
Un autre exemple est le gobie , un poisson qui cohabite parfois avec une crevette . La crevette creuse et nettoie un terrier dans le sable dans lequel vivent à la fois la crevette et le gobie. La crevette est presque aveugle, ce qui la rend vulnérable aux prédateurs lorsqu'elle sort de son terrier. En cas de danger, le gobie touche la crevette avec sa queue pour l'avertir. Lorsque cela se produit, les crevettes et le gobie se retirent rapidement dans le terrier. Différentes espèces de gobies ( Elacatinus spp. ) nettoient également les ectoparasites chez d'autres poissons, peut-être un autre type de mutualisme.
Une symbiose non obligatoire est observée chez les bryozoaires encroûtants et les bernard-l'ermite . La colonie de bryozoaires ( Acanthodesia commensale ) développe une croissance cirumrotatoire et offre au crabe ( Pseudopagurus granulimanus ) une extension tubulaire hélicospirale de sa chambre de vie initialement située dans une coquille de gastéropode.
De nombreux types de fourmis tropicales et subtropicales ont développé des relations très complexes avec certaines espèces d'arbres.
Endosymbiose
Dans l'endosymbiose, la cellule hôte manque de certains des nutriments fournis par l' endosymbiose . En conséquence, l'hôte favorise les processus de croissance de l'endosymbiote en lui-même en produisant des cellules spécialisées. Ces cellules affectent la composition génétique de l'hôte afin de réguler la population croissante d'endosymbiontes et de garantir que ces modifications génétiques sont transmises à la progéniture par transmission verticale ( hérédité ).
Un exemple spectaculaire de mutualisme obligatoire est la relation entre les vers tubicoles siboglinides et les bactéries symbiotiques qui vivent dans les sources hydrothermales et les suintements froids . Le ver n'a pas de tube digestif et dépend entièrement de ses symbiotes internes pour se nourrir. Les bactéries oxydent soit le sulfure d'hydrogène, soit le méthane, que l'hôte leur fournit. Ces vers ont été découverts à la fin des années 1980 dans les cheminées hydrothermales près des îles Galapagos et ont depuis été retrouvés dans les cheminées hydrothermales des eaux profondes et les suintements froids de tous les océans du monde.
Au fur et à mesure que l'endosymbionte s'adapte au mode de vie de l'hôte, l'endosymbionte change radicalement. Il y a une réduction drastique de la taille de son génome , car de nombreux gènes sont perdus au cours du processus de métabolisme , de réparation et de recombinaison de l' ADN , tandis que des gènes importants participant à la transcription ADN-ARN , à la traduction des protéines et à la réplication ADN/ARN sont conservés. La diminution de la taille du génome est due à la perte de gènes codant pour les protéines et non à la diminution des régions intergéniques ou de la taille du cadre de lecture ouvert (ORF). Les espèces qui évoluent naturellement et contiennent des gènes de taille réduite peuvent être expliquées par un nombre accru de différences notables entre elles, entraînant ainsi des changements dans leurs taux d'évolution. Lorsque les bactéries endosymbiotiques liées aux insectes sont transmises à la progéniture strictement par transmission génétique verticale, les bactéries intracellulaires franchissent de nombreux obstacles au cours du processus, entraînant une diminution de la taille effective des populations, par rapport aux bactéries libres. L'incapacité des bactéries endosymbiotiques à rétablir leur phénotype de type sauvage via un processus de recombinaison est appelée phénomène de cliquet de Muller . Le phénomène de cliquet de Muller, associé à des tailles de population moins efficaces, conduit à une accumulation de mutations délétères dans les gènes non essentiels des bactéries intracellulaires. Cela peut être dû au manque de mécanismes de sélection prévalant dans l'environnement hôte relativement « riche ».
Commensalisme
Le commensalisme décrit une relation entre deux organismes vivants où l'un bénéficie et l'autre n'est pas significativement blessé ou aidé. Il est dérivé du mot anglais commensal , utilisé pour l' interaction sociale humaine . Il dérive d'un mot latin médiéval signifiant partager de la nourriture, formé de com- (avec) et mensa (table).
Les relations commensales peuvent impliquer un organisme en utilisant un autre pour le transport ( phorèse ) ou pour le logement ( inquilinisme ), ou elles peuvent également impliquer un organisme utilisant quelque chose d'autre créé, après sa mort ( métabiose ). Des exemples de métabiose sont les bernard-l'ermite utilisant des coquilles de gastéropodes pour protéger leur corps et les araignées construisant leurs toiles sur les plantes .
Parasitisme
Dans une relation parasitaire , le parasite profite tandis que l'hôte est blessé. Le parasitisme prend de nombreuses formes, des endoparasites qui vivent dans le corps de l'hôte aux ectoparasites et castrateurs parasites qui vivent à sa surface et aux microprédateurs comme les moustiques qui visitent par intermittence. Le parasitisme est un mode de vie extrêmement réussi ; environ 40% de toutes les espèces animales sont des parasites, et l'espèce mammifère moyenne est l'hôte de 4 nématodes, 2 cestodes et 2 trématodes.
Mimétisme
Le mimétisme est une forme de symbiose dans laquelle une espèce adopte des caractéristiques distinctes d'une autre espèce pour modifier sa relation dynamique avec l'espèce imitée, à son propre avantage. Parmi les nombreux types de mimétisme, il y a le Batesian et le Müllerian, le premier impliquant une exploitation unilatérale, le second procurant un bénéfice mutuel. Le mimétisme batesien est une interaction exploitante à trois parties où une espèce, l'imitateur, a évolué pour imiter une autre, le modèle, pour tromper une troisième, la dupe. En termes de théorie de la signalisation , le mimique et le modèle ont évolué pour envoyer un signal ; la dupe a évolué pour la recevoir du modèle. Ceci est à l'avantage du mimé mais au détriment à la fois du modèle, dont les signaux protecteurs sont effectivement affaiblis, et du dupe, qui est privé de proie comestible. Par exemple, une guêpe est un modèle fortement défendu, qui signale avec sa coloration noire et jaune bien visible qu'elle est une proie non rentable pour les prédateurs tels que les oiseaux qui chassent à vue ; de nombreux syrphes sont des imitateurs batésiens de guêpes, et tout oiseau qui évite ces syrphes est un dupe. En revanche, le mimétisme müllerien est mutuellement bénéfique car tous les participants sont à la fois des modèles et des imitateurs. Par exemple, différentes espèces de bourdons s'imitent, avec une coloration d'avertissement similaire dans des combinaisons de noir, blanc, rouge et jaune, et toutes bénéficient de la relation.
Amensalisme
L'amensalisme est une interaction asymétrique où une espèce est blessée ou tuée par l'autre, et l'une n'est pas affectée par l'autre. Il existe deux types d'amensalisme, la compétition et l' antagonisme (ou antibiose). La compétition est l'endroit où un organisme plus grand ou plus fort prive un organisme plus petit ou plus faible d'une ressource. L'antagonisme se produit lorsqu'un organisme est endommagé ou tué par un autre par une sécrétion chimique. Un exemple de compétition est un jeune arbre poussant à l'ombre d'un arbre mature. L'arbre mature peut priver le jeune arbre de la lumière solaire nécessaire et, si l'arbre mature est très grand, il peut absorber l'eau de pluie et épuiser les nutriments du sol. Tout au long du processus, l'arbre mature n'est pas affecté par le jeune arbre. En effet, si le jeune arbre meurt, l'arbre mature tire des nutriments du jeune arbre en décomposition. Un exemple d'antagonisme est Juglans nigra (noyer noir), sécrétant de la juglone , une substance qui détruit de nombreuses plantes herbacées dans sa zone racinaire.
L'amensalisme est souvent utilisé pour décrire des interactions compétitives fortement asymétriques, comme entre le bouquetin espagnol et les charançons du genre Timarcha qui se nourrissent du même type d'arbuste. Alors que la présence du charançon n'a pratiquement aucune influence sur la disponibilité de la nourriture, la présence de bouquetins a un effet néfaste énorme sur le nombre de charançons, car ils consomment des quantités importantes de matière végétale et ingèrent accessoirement les charançons.
Symbiose de nettoyage
La symbiose de nettoyage est une association entre des individus de deux espèces, où l'un (le nettoyeur) enlève et mange les parasites et autres matières de la surface de l'autre (le client). C'est supposément mutuellement bénéfique, mais les biologistes ont longtemps débattu pour savoir s'il s'agissait d'égoïsme mutuel ou simplement d'exploitation. La symbiose de nettoyage est bien connue chez les poissons marins, où certaines petites espèces de poissons plus propres , notamment les labres mais aussi des espèces d'autres genres, sont spécialisées pour se nourrir presque exclusivement en nettoyant les plus gros poissons et autres animaux marins.
Co-évolution
La symbiose est de plus en plus reconnue comme une force sélective importante derrière l'évolution ; de nombreuses espèces ont une longue histoire de co-évolution interdépendante .
Symbiogenèse
Une hypothèse pour l'origine du noyau chez les eucaryotes (plantes, animaux, champignons et protistes ) est qu'il s'est développé à partir d'une symbiogenèse entre bactéries et archées. Il est supposé que la symbiose est née lorsque des archées anciennes, similaires aux archées méthanogènes modernes, ont envahi et vécu dans des bactéries similaires aux myxobactéries modernes, formant finalement le noyau primitif. Cette théorie est analogue à la théorie acceptée de l'origine des mitochondries et des chloroplastes eucaryotes, qui se seraient développés à partir d'une relation endosymbiotique similaire entre les proto-eucaryotes et les bactéries aérobies. La preuve en est que les mitochondries et les chloroplastes se divisent indépendamment de la cellule et que ces organites ont leur propre génome.
La biologiste Lynn Margulis , célèbre pour ses travaux sur l' endosymbiose , a soutenu que la symbiose est un moteur majeur de l' évolution . Elle considérait que la notion d'évolution de Darwin, motivée par la compétition, était incomplète et affirmait que l'évolution était fortement basée sur la coopération , l' interaction et la dépendance mutuelle entre les organismes. Selon Margulis et son fils Dorion Sagan , " la vie n'a pas conquis le globe par le combat , mais par le réseautage " .
Relations co-évolutives
Mycorhizes
Environ 80% des plantes vasculaires dans le monde forment des relations symbiotiques avec les champignons, en particulier dans les mycorhizes à arbuscules .
Pollinisation
Les plantes à fleurs et les animaux qui les pollinisent ont co-évolué. De nombreuses plantes pollinisées par des insectes (en entomophilie ), des chauves - souris ou des oiseaux (en ornithophilie ) ont des fleurs hautement spécialisées modifiées pour favoriser la pollinisation par un pollinisateur spécifique adapté en conséquence. Les premières plantes à fleurs des archives fossiles avaient des fleurs relativement simples. La spéciation adaptative a rapidement donné naissance à de nombreux groupes de plantes divers et, en même temps, une spéciation correspondante s'est produite dans certains groupes d'insectes. Certains groupes de plantes ont développé du nectar et un gros pollen collant, tandis que les insectes ont développé des morphologies plus spécialisées pour accéder et collecter ces riches sources de nourriture. Dans certains taxons de plantes et d'insectes, la relation est devenue dépendante, où l'espèce végétale ne peut être pollinisée que par une seule espèce d'insecte.
Fourmis acacias et acacias
La fourmi acacia ( Pseudomyrmex ferruginea ) est une fourmi végétale obligatoire qui protège au moins cinq espèces d'"Acacia" ( Vachellia ) des insectes prédateurs et d'autres plantes en compétition pour la lumière du soleil, et l'arbre fournit nourriture et abri pour la fourmi et ses larves.
Voir également
- Aposymbiotique
- Tricherie (biologie)
- Projet Microbiome Humain
- Consortium microbien
- Système socio-écologique
- Spécificité (symbiose)
Remarques
Les références
Bibliographie
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Liens externes
- Médias liés à la symbiose sur Wikimedia Commons
- La définition du dictionnaire de symbiose au Wiktionnaire
- Vidéo TED-Education – Symbiose : une histoire surprenante de coopération entre espèces