Un tempo nota solo a chi studiava biologia, la parola simbiosi è oggi ampiamente utilizzata. La simbiosi è la relazione intima tra specie diverse che vivono insieme. È molto più comune e più antico di quanto molti di noi possano immaginare.
Una delle relazioni simbiotiche più comuni è tra varie specie di alghe e funghi, o tra cianobatteri (comunemente noti come alghe blu-verdi anche se non sono alghe) e funghi. Queste specie accoppiate assumono la forma di licheni.
Il termine simbiosi fu usato per la prima volta nel 19° secolo per descrivere la relazione dei licheni, che si pensava fosse molto insolita. Da allora, abbiamo scoperto che la simbiosi è la norma, piuttosto che l'eccezione. In effetti, ha plasmato l'evoluzione della maggior parte della vita sulla Terra.
I licheni sono diversi. Crescono sui tronchi degli alberi, sulle tegole e sulle rocce antiche.
La simbiosi di due specie diverse consente ad entrambe di sopravvivere in ambienti che altrimenti non sarebbero in grado di colonizzare. Il fungo fornisce un ambiente adatto per la crescita delle sue specie partner di alghe o cianobatteri, altrimenti potrebbe essere troppo esposto o secco, ad esempio. In cambio, il fungo condivide parte dei carboidrati prodotti dalla fotosintesi.
Questo è un esempio in cui entrambi i partner traggono vantaggio dalla loro relazione. Si chiama simbiosi mutualistica.
I licheni sono spesso ottimi indicatori della qualità dell’aria e della salute più generale dell’ecosistema. La loro assenza può indicare una scarsa qualità dell’aria. Poiché assorbono gli inquinanti atmosferici come i metalli pesanti, possono essere utilizzati come biomonitor.
In un altro esempio molto comune di simbiosi mutualistica, la maggior parte delle specie vegetali vive in stretta relazione con i funghi nel terreno. È conosciuta come associazione micorrizica.
Le piante sfruttano l'energia della luce solare per produrre zucchero dall'acqua e dall'anidride carbonica nel processo chiamato fotosintesi. Le piante condividono questo cibo con i funghi, che fanno affidamento su di loro per sopravvivere. In cambio, i fili sottili del fungo aumentano notevolmente la superficie delle radici delle piante per assorbire acqua e sostanze nutritive.
Non tutte le relazioni simbiotiche avvantaggiano entrambi i partner.
Nella simbiosi parassitaria, un partner trae vantaggio a scapito dell’altro. Gli esempi includono i funghi Phytophthora, Fusarium e Armilleria, che spesso uccidono le piante ospiti.
Nei casi di commensalismo, un organismo trae vantaggio e l’altro non guadagna né perde. Piccoli uccelli, ad esempio, a volte si appollaiano su grandi erbivori, mangiando insetti disturbati dagli animali più grandi.
Come in ogni relazione, è possibile che le cose possano cambiare nel tempo. Ad esempio, una simbiosi mutualistica tra un albero e il suo fungo micorrizico potrebbe trasformarsi in parassitismo quando l'albero invecchia e diminuisce o se le condizioni ambientali cambiano.
La simbiosi ha svolto un ruolo enorme nell'evoluzione della vita. Le cellule che compongono il corpo degli animali e delle piante sono il risultato di rapporti simbiotici.
Le cellule sono complesse. Contengono strutture chiamate organelli, come il nucleo (il centro di controllo della cellula) e il mitocondrio (coinvolto nella respirazione cellulare, che utilizza l'ossigeno per scomporre le molecole del cibo per rendere disponibile l'energia). Le cellule vegetali contengono anche cloroplasti, i siti della fotosintesi.
Queste cellule complesse si sono evolute da forme di vita molto più semplici e antiche che si sono unite in simbiosi.
Gli organelli delle cellule complesse un tempo erano forme di vita unicellulari che sopravvivevano se venivano inghiottite da altre cellule semplici. Formavano una cellula più complessa ed efficiente, che è diventata il tipo cellulare di base per le grandi forme di vita multicellulari.
Tutti i grandi organismi multicellulari che vivono sulla Terra, animali e piante, possiedono questo tipo di cellula. È la prova del successo di questa strategia simbiotica evolutiva.
La respirazione cellulare, sia nelle cellule vegetali che in quelle animali, coinvolge i mitocondri, il che indica che furono fagocitati all'inizio della storia evolutiva. Successivamente un tipo di cellula già contenente mitocondri inghiottì il cloroplasto. Ciò ha portato all'evoluzione di piante complesse.
L'incorporazione di un tipo cellulare in un altro è chiamata endosimbiosi. Ha permesso alle cellule e alle parti di cellule di diventare altamente specializzate. Questa specializzazione ha migliorato la loro efficienza e capacità di sopravvivere in una gamma più ampia di condizioni.
Quando ero uno studente post-laurea in botanica alla fine degli anni '70, un giorno i colleghi portarono campioni di lattuga di mare comune, Ulva latuca , al laboratorio, dove studiavo fisiologia fotosintetica. La lattuga di mare è un'alga che si trova in molte acque poco profonde intorno alla costa australiana.
Abbiamo notato una piccola lumaca marina che pascolava sulla pianta, quindi l'abbiamo inserita nel nostro sistema per studiare la fotosintesi. Con nostra sorpresa, la lumaca stava effettuando la fotosintesi! Abbiamo scoperto che la lumaca digeriva parzialmente le cellule della lattuga di mare, ma alcuni cloroplasti passavano attraverso il rivestimento dell'intestino della lumaca e continuavano a fotosintetizzare.
Pensavamo di aver fatto una scoperta importante, solo per scoprire che altri avevano pubblicato lavori simili. Da allora non ho più dubitato della validità dell'endosimbiosi, che all'epoca era ancora una teoria controversa.
Ora sappiamo che la simbiosi è la norma per la maggior parte degli organismi, compresi gli esseri umani.
La nostra flora intestinale rappresenta una simbiosi su vasta scala. La diversità e l’enorme numero di batteri che vivono felicemente nel nostro intestino possono avere un enorme impatto sulla nostra salute e sul nostro benessere generale. Nel caso di un intestino sano, sia la persona che i batteri traggono vantaggio dalla relazione:un bell'esempio di simbiosi mutualistica.
Il COVID ha focalizzato l’attenzione del pubblico sui virus. Ma non tutti i virus sono dannosi; molti effettivamente apportano benefici agli organismi che infettano. Alcuni virus ci proteggono addirittura dai virus che causano malattie. Ad esempio, nelle persone sieropositive la malattia progredisce più lentamente in quelle che sono anche infette dal virus C della GB (GBV-C).
Naturalmente, è possibile l’intera gamma di relazioni simbiotiche con i virus, dal reciproco vantaggio al fatto che un ospite infetto soffra un grave danno. E, come nel caso dei batteri, si stanno accumulando prove che i virus abbiano aiutato molte specie ad evolversi, inclusa la nostra.
Un organismo deve vivere all’interno di un insieme complesso di relazioni per sopravvivere e prosperare in qualsiasi ambiente. Alcune relazioni saranno più positive di altre, ma non dovrebbe sorprendere che la simbiosi mutualistica sia così spesso la chiave del successo.
Fornito da The Conversation
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