Последствия одомашивания организмов, попавших внутрь клетки хозяина (последствия подселения эндосимбионтов)

Эндосимбионт – это организм, который живёт внутри клетки хозяина. Появление эндосимбионтов способствует увеличению видового разнообразия организмов:

1) из-за появления генетических барьеров для скрещивания (особи с эндосимионтом перестают скрещиваться с особями, не имеющими эндосимбионта);

2) из-за появления экологических и географических барьеров для скрещивания:

а) из-за расширения базы питания:

- тараканы приобрели внутриклеточных эндосимбионтов – блаттабактерий, которые обеспечили им синтез незаменимых веществ; таким образом, таракан может есть любую органику, а бактерия обеспечивает ему синтез незаменимых веществ;

Древесный таракан. Присутствие внутри клеток таракана симбиотических бактерий Blattabacterium даёт возможность тараканам питаться самыми разнообразными веществами.

Эндосимбиотические бактерии в цитоплазме клеток тараканов Blattabacterium (бактерии обозначены сплошными белыми стрелками).

- паразитические насекомые диабротика после подселения внутриклеточных симбиотических бактерий вольбахий – смогли перейти к паразитированию на растениях кукурузы (поскольку бактерии позволяют насекомым преодолевать защитные системы растения);

Личинка насекомого – диабротики (Diabrotica virgifera virgifera) повреждает корни кукурузы. Это насекомое заражено бактериями вольбахиями, которые выделяют вещества, блокирующие иммунитет растения, что позволяет насекомому паразитировать на растениях.

б) из-за расширения сред обитания:

- тли, внутри клеток которых поселились бактерии бухнеры, могут жить при температуре +65⁰С, благодаря синтезу бактериями белков теплового шока;

Тля (вверху) и бактерии - бухнеры (Buchnera), живущие в специализированных клетках хозяина - бактериоцитах. Эти бактерии обеспечивают устойчивость тли к высоким температурам.

- растения смогли освоить сушу благодаря симбиозу с почвенными грибами (внутриклеточный симбиоз гриба и корня растения называется микориза).

Арбускулярная микориза у конюшины (арбускулы в клетке кортекса корня).

Схема формирования арбускулярной| микоризы в клетках корня

Комар Aedes aegypti при подселении в его клетки бактерии вольбахии – становится устойчивым к заражению вирусом денге, и, таким образом, может осваивать новые территории.

Белокрылка Bemisia tabaci – это злостный вредитель посевов, имеющий в своих клетках симбиотическую бактерию – риккетсию, которая повышает жизнеспособность и плодовитость белокрылок	Бактерии риккетсии – внутриклеточные симбионты белокрылки
Внутри клеток саламандры Ambistoma maculatum живут водоросли Oophila ambylystomatis, которые обеспечивают повышенную жизнеспособность этого животного.	Внутри икринок саламандры уже живут водоросли
Икринка саламандры, внутри которой уже живут микроскопические зелёные водоросли.	Зелёные водоросли, которые живут внутри клеток саламандры.
Наездник Aphidius ervi откладывает яйцо в тлю Acyrthosiphon pisum. Если внутри клеток тли живут бактерии гамильтонеллы – это спасает тлю от смерти, т.к. бактерия выделяет токсины, которые убивают личинок наездника. Однако, эти токсины продуцирует не сама бактерия, а одомашенный ею вирус APSE.	Бактерии Hamiltonella defensa с одомашенным вирусом APSE.
Растение Dichanthelium lanuginosum прекрасно растет на почве, нагретой до 65°C, но погибает (справа) в тех же условиях, если его лишить симбиотического корневого гриба Curvularia protuberata.	Микоризный гриб-симбионт Curvularia protuberata. Этот гриб сам устойчив к высоким температурам только благодаря одомашенному им вирусу CThTV.

В результате подселения внутриклеточного симбионта – появляются не только новые виды, но и новые классы, типы, царства живых организмов. Так, благодаря подселению в клетки эукариот паразитических ά-протеобактерий - со временем, благодаря их одомашиванию, сформировались митохондрии, а благодаря подселению паразитических бактерий-спирохет – в клетках эукариот, после одомашивания спирохет, появились жгутики и микротрубочковый аппарат, обеспечивающий деление клеток эукариот. Таким образом, благодаря системе эндосимбиозов сформировалось царство простейших, представители которого со временем дали начало царствам животных и грибов. Некоторые древние простейшие после фагоцитоза фотосинтезирущих бактерии – не переварили их, а оставили жить внутри своих клеток. Постепенное одомашивание клетками простейших фотосинтезирующих бактерий позволило со временем сформировать царство растений и т.п.

А Б

А. Происхождение эукариотической клетки путем симбиоза сначала с оксифильными бактериями (предками митохондрий), а потом - со спирохетами (предками жгутиков).

Б. Происхождение хлоропластов красных водорослей путем симбиоза с цианобактериями.

В Г

В. Происхождение хлоропластов зеленых водорослей и высших растений путем симбиоза с зелеными бактериями.

Г. Происхождение хлоропластов криптомонад, золотистых и бурых водорослей путем двойного симбиоза: сначала хищный эукариот вступил в симбиоз с золотистыми бактериями, а потом сам стал симбионтом другого хищного организма.