 |
|
Типы отношений между организмами
Отношения могут быть как внутри-, так и межвидовые.
Возможны следующие виды влияний одних организмов на другие:
Положительное (+) — один организм получает пользу за счёт другого.
Отрицательное (−) — организму причиняется вред из-за другого.
Нейтральное (0) — другой никак не влияет на организм.
Таким образом, возможны следующие варианты отношений между двумя организмами по типу влияния их друг на друга:
Симбиоз
Симбио́з (от греч. συμ- — «совместно» и βίος — «жизнь») — взаимовыгодное отношение организмов двух или нескольких разных видов. В природе встречается широкий спектр примеров взаимовыгодного симбиоза (мутуализм). От желудочных и кишечных бактерий, без которых было бы невозможно пищеварение, до растений(зачастую орхидеи), чью пыльцу может распространять только один, определённый вид насекомых. Такие отношения успешны всегда, когда они увеличивают шансы обоих партнёров на выживание. Осуществляемые в ходе симбиоза действия или производимые вещества являются для партнёров существенными и незаменимыми. В обобщённом понимании такой симбиоз — промежуточное звено между взаимодействием и слиянием.
В более широком научном понимании симбиоз — это любая форма взаимодействия между организмами разных видов, в том числе паразитизм (отношения, выгодные одному, но вредные другому симбионту). Обоюдно выгодный вид симбиоза называют мутуализмом. Комменсализмом называют отношения, полезные одному, но безразличные другому симбионту, а аменсализмом — отношения, вредные одному, но безразличные другому.
Львы, убившие буйвола
Хищничество
Хищничество — трофические отношения между организмами, при которых один из них (хищник) атакует другого (жертву) и питается частями его тела, то есть обычно присутствует акт умерщвления жертвы. Иногда в широком смысле под этим термином понимают всякое выедание одних организмов другими (полное или частичное без умерщвления), то есть отношение, например, животных-фитофагов и их кормовых растений, паразитов и их хозяев. Хищничество обычно противопоставляется постоянному поеданию трупов (некрофагии, хотя многие хищники также иногда питаются и падалью) и органических продуктов их разложения (детритофагии).
Довольно популярно также другое определение хищничества, предлагающее хищниками называть лишь организмы, поедающие животных, в отличие от растительноядных, поедающих растения.
В современной экологии, как правило, используется первое, более общее определение, под которое подходит в том числе и паразитизм, для которого характеренсимбиоз паразита и хозяина, то есть частично по типу взаимодействия травоядных и растений. Кроме того, внутривидовым хищничеством следует считать поедание особей своего вида (каннибализм).
Кроме многоклеточных животных, в роли хищников могут выступать протисты, грибы и высшие растения.
Хищники делятся на засадников (подстерегающих свои жертвы) и преследователей. Иногда встречаются коллективные формы охоты (например, у львов, волков)
Нейтрализм
Нейтрализм — межвидовое взаимодействие биотических факторов. Оба вида не оказывают никакого воздействия друг на друга. В природе истинный нейтрализм крайне редок или даже невозможен, поскольку между всеми видами возможны косвенные взаимоотношения. В связи с этим понятие нейтрализма часто распространяют на случаи, когда взаимодействие между видами слабое или несущественно. Например: белка и лось, рост штаммов стрептококк и лактобактерий
Антибиоз
Антибиоз (от др.-греч. ἀντι- — против, βίος — жизнь) — антагонистические отношения видов, когда один организм ограничивает возможности другого, невозможность сосуществования организмов, например из-за интоксикации одними организмами (антибиотиками, фитонцидами) среды обитания других организмов. Случай, когда негативное воздействие направлено лишь в одну сторону называется аменсализм, обоюдное негативное влияние организмов описывается термином конкуренция.
Термин введён микробиологом Зельманом Ваксмэном в 1942 году. Пример — отношения молочнокислых и гнилостных бактерий.
Биогенез
Биогене́з — образование органических соединений живыми организмами.
В другом значении биогенез — эмпирическое обобщение, утверждающее, что всё живое происходит только от живого. В XIX веке биогенез противопоставляли ненаучным представлениям о самозарождении микроорганизмов (бактерий и простейших) из неорганического вещества. Как гипотеза о вечности жизни биогенез несостоятелен.
Биогенез клеточных структур
Процессы транскрипции и трансляции — первый этап на пути формирования внутриклеточных структур. Следующие этапы — сборка надмолекулярных комплексов и их доставка в определённые участки клетки. Первичная структура белка, т. е. последовательность аминокислот в молекуле полипептида, определяет его вторичную и третичную структуры. Взаимодействие белковых молекул с другими белковыми и небелковыми органическими соединениями приводит к образованию четвертичной структуры белков и их встраиванию в те надмолекулярные комплексы, для которых эти белки предназначены. Все эти этапы превращений белковой молекулы, начиная от синтеза её рибонуклеиновой матрицы и до вхождения наряду с другими соединениями в состав определённых компонентов клетки, связаны с процессами самосборки. Именно эти процессы лежат в основе формирования и биогенеза клеточных структур.
Вечность жизни
Из теории биогенеза как утверждения о том, что живые организмы могут происходить только от других живых организмов, неизбежно следует единственный логичный вывод: жизнь существовала вечно. Другими словами, если проследить цепочку порождающих друг друга живых организмов в прошлое, то она должна тянуться бесконечно.
Биогенез и религия
Распространено ошибочное представление, будто биогенез оставляет возможность для изначального сотворения жизни какими-то сверхъестественными силами. Однако это ошибка, поскольку такая сила не является живым организмом, и значит, такое утверждение как раз противоречит теории биогенеза.
Более того, данная формулировка биогенеза напрямую опровергает библейские тексты:
«И произвела земля зелень, траву, сеющую семя по роду [и по подобию] её, и дерево [плодовитое], приносящее плод…» (Быт. 1:12)
«И сказал Бог: да произведёт вода пресмыкающихся, душу живую; и птицы да полетят над землёю, по тверди небесной. [И стало так.]» (Быт. 1:20)
«И сотворил Бог рыб больших и всякую душу животных пресмыкающихся, которых произвела вода, по роду их,..» (Быт. 1:21)
«И сказал Бог: да произведёт земля душу живую по роду её, скотов, и гадов, и зверей земных по роду их. И стало так.» (Быт. 1:24)
Биогенез и теория панспермии
Сторонники биогенеза предполагали, что зародыши живых существ были занесены на Землю с других, более древних небесных тел — теория панспермии. Её поддерживали немецкий химик Ю. Либих, физик и физиолог Г. Гельмгольц, шведский химик С. А. Аррениус и др., противопоставлявшие теорию панспермии существовавшему в середине XIX в. представлению о самозарождении сложно организованных животных (червей, мух и др.) из гниющего мяса, грязи и т. п. Авторы теории биогенеза ссылались на то, что перенос зародышей теоретически возможен, т. к. при отсутствии кислорода и при низкой температуре космического пространства зародыши могли находиться в состоянии анабиоза. Однако в дальнейшем выяснилось, что космические лучи оказывают губительное действие даже на весьма устойчивые споры бактерий. На ошибочность теории биогенеза указал Ф. Энгельс, считавший, что представление о требуемой теорией биогенеза устойчивости носителя жизни — белка — противоречит данным о его химических свойствах, а представление о вечности первичных носителей жизни несовместимо с историческим взглядом на живую природу.
Опыты Луи Пастера
Вплоть до XIX века учению о вечности жизни и панспермии некоторые учёные противопоставляли представление о «жизненной силе» — некоей всепроникающей субстанции, заставляющей зарождаться живое из неживого (лягушек — из болота, личинок мух — из мяса, червей — из почвы и т. д.). Французский химик Луи Пастеринтересовался данным вопросом в связи с возможностью борьбы с инфекционными заболеваниями. Если «жизненная сила» существует, то бороться с болезнями бессмысленно: сколько микробов не уничтожай, они самозародятся вновь. Если же микробы всегда приходят извне, тогда есть шанс. Вопрос об изначальном самозарождении жизни на Земле им не ставился.
Для проверки этих гипотез Л. Пастер в 1865 г. поставил специальный эксперимент. Он использовал колбу с открытым дважды изогнутым горлышком в виде буквы S, чтобы «жизненная сила» смогла проникнуть внутрь, а микробы — нет (споры микробов переносятся по воздуху на пылинках, которые просто осядут на стенках изогнутой трубки). Эту колбу он заполнил прокипячённым бульоном, подержал сутки и обнаружил, что микробы в ней не самозародились. Вывод: «жизненной силы» не существует, и в настоящее время микроорганизмы не самозарождаются из неживого субстрата.
Однако этот эксперимент вовсе не доказывает, что живое вообще никогда не может самозарождаться из неживого, как ошибочно полагают многие. Эксперимент Пастера доказывает лишь невозможность зарождения микроорганизмов конкретно в тех питательных средах, которые он использовал, при весьма ограниченном диапазоне условий и в течение коротких промежутков времени. Но он не доказывает невозможность самозарождения жизни в течение сотен миллионов лет химической эволюции, в самых разных средах и при разных условиях (особенно при условиях ранней Земли: в бескислородной атмосфере, наполненной метаном, углекислым газом, аммиаком и циановодородом, при пропускании электрических разрядов и т. д.). Этот эксперимент в принципе не может касаться вопроса об изначальном зарождении жизни хотя бы потому, что в своих опытах Пастер использовал мясные и дрожжевые бульоны (а также мочевину и кровь), а до зарождения жизни не было ни дрожжей, ни мяса. И тем более эксперимент Пастера никак не опровергает современные научные теории и гипотезы о зарождении жизни в глубоководных горячихгидротермальных источниках, в геотермальных источниках, на минеральных кристаллах, в космическом пространстве, в протопланетной туманности, из которой сформировалась Солнечная система и др.
Таким образом, закона биогенеза как утверждения «живое всегда происходит только от живого» в современной науке не существует. Несмотря на это, данное утверждение взято на вооружение и широко пропагандируется некоторыми лженаучными концепциями. Как раз напротив, поскольку всё живое состоит из тех же самых «неживых» элементов, что и остальное вещество, между живой и неживой материей нет непреодолимой грани. Химикам известно множество способов синтеза органических веществ из неорганики. Следовательно, живое должно было произойти от неживого. Ответ насчёт конкретных процессов и механизмов этого явления пытается дать современная теория абиогенеза.
Вирусы
Ви́рус (лат. virus — «яд») — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живыхклеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий и архей (вирусы бактерий обычно называют бактериофагами). Обнаружены также вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).
Со времени публикации в 1892 году статьи Дмитрия Ивановского, описывающей небактериальный патоген растений табака, и открытия в 1898 году Мартином Бейеринком вируса табачной мозаики были детально описаны более 5 тысяч видов вирусов, хотя предполагают, что их существуют миллионы. Вирусы обнаружены почти в каждой экосистеме на Земле, являясь самой многочисленной биологической формой. Изучением вирусов занимается наука вирусология, разделмикробиологии.
Вирусные частицы (вирионы) состоят из двух или трёх компонентов: генетического материала в виде ДНК или РНК(некоторые, например мимивирусы, имеют оба типа молекул); белковой оболочки (капсида), защищающей эти молекулы, и, в некоторых случаях, — дополнительных липидных оболочек. Наличие капсида отличает вирусы от вирусоподобных инфекционных нуклеиновых кислот — вироидов. В зависимости от того, каким типом нуклеиновой кислоты представлен генетический материал, выделяют ДНК-содержащие вирусы и РНК-содержащие вирусы; на этом принципе основанаклассификация вирусов по Балтимору. Ранее к вирусам также ошибочно относили прионы, однако впоследствии оказалось, что эти возбудители представляют собой особые инфекционные белки и не содержат нуклеиновых кислот. Форма вирусов варьирует от простой спиральной и икосаэдрической до более сложных структур. Размеры среднего вируса составляют около одной сотой размеров средней бактерии. Большинство вирусов слишком малы, чтобы быть отчётливо различимыми под световым микроскопом.
Вирусы являются облигатными паразитами, так как не способны размножаться вне клетки. Вне клетки вирусные частицы не проявляют признаки живого и ведут себя как частицы биополимеров. От живых паразитарных организмов вирусы отличаются полным отсутствием основного и энергетического обмена и отсутствием сложнейшего элемента живых систем — аппарата трансляции (синтеза белка), степень сложности которого превышает таковую самих вирусов.
Появление вирусов на эволюционном древе жизни неясно: некоторые из них могли образоваться из плазмид, небольших молекул ДНК, способных передаваться от одной клетки к другой, в то время как другие могли произойти от бактерий. В эволюции вирусы являются важным средством горизонтального переноса генов, обусловливающего генетическое разнообразие.
Вирусы распространяются многими способами: вирусы растений часто передаются от растения к растению насекомыми, питающимися растительными соками, к примеру, тлями; вирусы животных могут распространяться кровососущими насекомыми, такие организмы известны как переносчики. Вирус гриппа распространяется воздушно-капельным путём при кашле и чихании. Норовирус и ротавирус, обычно вызывающие вирусные гастроэнтериты, передаются фекально-оральным путём при контакте с заражённой пищей или водой. ВИЧ является одним из нескольких вирусов, передающихся половым путём и при переливании заражённой крови. Каждый вирус имеет определённую специфичность к хозяевам, определяющуюся типами клеток, которые он может инфицировать. Круг хозяев может быть узок или, если вирус поражает многие виды, широк.
У животных вирусные инфекции вызывают иммунный ответ, который чаще всего приводит к уничтожению болезнетворного вируса. Иммунный ответ также можно вызвать вакцинами, дающими активный приобретённый иммунитет против конкретной вирусной инфекции. Однако некоторым вирусам, в том числе и возбудителям СПИДа и вирусных гепатитов, удаётся ускользнуть от иммунного ответа, вызывая хроническую болезнь. Антибиотики не действуют на вирусы, однако было разработано несколько противовирусных препаратов.