Symbiose

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Symbiose (griechisch symbioun [Verb] = zusammenleben, Symbiosis = das Zusammenleben) bezeichnet das Zusammenleben von Organismen verschiedener Arten. Das Zusammenleben kann für einen oder mehrere Partner nützlich sein.

Clownfisch (Amphiprion ocellaris) und Seeanemone (Heteractis magnifica)

Den größten Teil der Biomasse auf der Erde stellen Symbiotische Systeme dar, da nahezu alle Bäume und Sträucher, viele Gräser, alle auf Bestäubung durch andere angewiesene Samenpflanzen, sämtliche Flechtenpilze und Riffkorallen mit anderen Arten vergesellschaftet sind. Vorsicht ist jedoch geboten den Begriff Symbiose (Zusammenleben) wie im Deutschen üblich mit Mutualismus (Zusammenleben mit wechselseitigem Nutzen) gleichzusetzen. Tatsächlich ist der Mutualismus nur eine spezifische Form der Symbiose, welche von Mutualismus über Neutralismus bis hin zu Parasitismus reichen kann. Die Vorstellung von Symbiosen als ein Leben in Harmonie zum wechselseitigen Nutzen ist völlig überholt. Unbestritten ist, dass Symbiosen Vorteile für beide Partner beinhalten können. Tatsächlich erfordert jede Symbiose aber auch strikte Kontrolle und Überwachung des Partners, denn das Ausnutzen einer Leistung ohne Gegenleistung durch Täuschen ist evolutionär profitabler und weit verbreitet. So findet in evolutionärem Rahmen ein Wettlauf zwischen den Symbiosepartnern statt und der gegenseitige Nutzen beschränkt sich auf den kleinsten gemeinsam vertretbaren Nenner.

Beispiele für Symbiosen sind Magen- und Darmbakterien der Tiere, die etwa bei Wiederkäuern den Aufschluss zellulosereicher Pflanzennahrung ermöglichen, bis hin zu spezialisierten Pflanzen (oft Orchideen), die nur von einer bestimmten Insektenart bestäubt werden können (hier kommen raffinierte Arten des Täuschens ("Cheating") vor, z.B. bei Hummel- oder Fliegenragwurz, die mit ihren Blütenblättern dem bestäubenden Insekt einen Sexualpartner vortäuschen). Solche Beziehungen sind also nicht nur dann erfolgreich, wenn sich in einer Symbiose die Überlebenschancen beider Partner erhöhen.

Ausgehend von seinen Arbeiten an Flechten schlug Anton de Bary 1878 auf der 51. Versammlung Deutscher Naturforscher und Ärzte in Kassel vor, den Begriff der "Symbiose" für besonders enge Beziehungen zwischen zwei Arten als Begriff in die Biologie einzuführen.

[Bearbeiten] Formen des Zusammenlebens

Eine Unterscheidung verschiedener Formen des Zuammenlebens von Organismen ergibt sich aus dem Verhältnis der Vor- und Nachteile der beteiligten Arten:

Protokooperation/Allianz: Lockere Beziehung zwischen verschiedenen Arten; alle beteiligten Arten ziehen einen Vorteil aus der Beziehung, sind aber ohne einander gleichwohl lebensfähig.
Kommensalismus: Zusammenleben, bei dem nur eine Art einen Vorteil genießt, die andere aber keinen erkennbaren Nachteil erfährt.
Mutualismus: Zusammenleben zum beiderseitigen Vorteil der Arten. Seeanemonen leben oft auf dem Schneckenhaus von Einsiedlerkrebsen, wobei der Krebs von den giftigen Nesseln der Seeanemone geschützt wird und die Seeanemone von Nahrungsresten des Krebses profitiert.
Eusymbiose (griechisch: "wahre Symbiose"): Bei der Eusymbiose (oligatorischen Symbiose) sind die Partner alleine nicht mehr lebensfähig. So kultivieren Blattschneiderameisen in ihrem Bau Pilze, von denen sie sich ernähren, die Pilze wiederum können sich ohne die Ameisen nicht mehr vermehren.
Parasitismus: Zusammenleben, bei dem eine Art (Parasit) einen Vorteil genießt, während die andere (Wirt) geschädigt wird. Man unterscheidet hierbei noch, ob der Wirt während der Symbiose lebt (biotroph), relativ schnell abstirbt (perthotroph) oder schon vorher abgetötet wird (nekrotroph)

Eine andere Unterscheidung bietet die räumliche Beziehung:

Ektosymbiose: Partner einer Symbiose bleiben körperlich getrennt (z.B. Blüten und ihre Bestäuber; Clownfische und ihre Seeanemonen)
Endosymbiose: einer der Partner wird in den Körper des anderen aufgenommen (z.B. Steinkorallen und ihre einzelligen Algen; Bakterien im Darm aller warmblütigen Tiere).

Auch beim Parasitismus sind Ektoparasiten (z.B. Kopfläuse und Stechmücken) von Endoparasiten (z.B. Bandwurm, Salmonellen) zu unterscheiden.

Eine Symbiose ist das Zusammenleben zweier verschiedener Organismen, die für beide einen Vorteil bietet und keinem schadet. Man bezeichnet eine derartige Symbiose auch als Mutualismus. Der Gegensatz ist Parasitismus, das Zusammenleben zweier Organismen, bei dem nur einer Nutzen aus dem Zusammenleben zieht und der andere Schaden nimmt. Bei Symbiose von Lebewesen, die sich durch ihre Größe erheblich unterscheiden, bezeichnet man den größeren Partner oft als Wirt, den kleineren als Symbiont. Als Wirt bezeichnet man auch einen Organismus, in oder auf dem ein Parasit lebt, welcher die Zellen des Wirtes als Nahrung nimmt und oft auch als Aufenthaltsort. Der Symbiont ist so etwas wie ein Gast, der vom Wirt versorgt oder Betreut wird. Oft stehen Symbiosen im Zusammenhang mit dem Nahrungserwerb (z. B. Blattschneideameise und Pilz), der Fortpflanzung (z. B. Blütenbestäubung durch Bienen) oder dem Schutz vor Feinden (z. B. Ameisen ünd Blattläuse).

Es gibt verschiedene Arten der Symbiose: Ektosymbiose, bei der der Symbiont außerhalb des Wirtskörpers lebt. Ein Beispiel dafür ist das Zusammenleben zwischen Einsiedlerkrebs und Schmarotzerrose. Endosymbiose, bei der der Symbiont den Wirtskörper als Nahrungsgrundlage und Lebensraum nutzt. Ein Beispiel dafür sind Flechten, bei denen Pilze und Algen zusammenleben. Kommensalismus, bei dem beide Partner zusammenleben, ohne sich zu schädigen, und nur einer, meist die kleinere Art, von der anderen profitiert. Ein Beispiel dafür ist das Zusammenleben zwischen Küstensauger, einem kleinen Fisch, und Hai). Doch bei dieser Art der Symbiose sind die Partner manchmal voneinander abhängig und können nicht ohne den anderen leben, das ist jedoch nicht bei allen Kommensalen der Fall.

Nahrungssymbiose: Ein Beispiel für Nahrungssymbiose ist das Zusammenleben zwischen Blattschneideameisen und Pilzen. Hierbei holen die Blattschneideameisen die Nahrung für den Pilz, sie schneiden aus Blättern Stücke heraus und zerkleinern sie zu einem Brei der dem Pilz als Nahrung dient. Der Pilz wächst dadurch und dient den Ameisen als Hauptnahrung, doch diese Fressen ihn nicht ganz auf, sondern essen Teile und bringen ihm weiter Blätterbrei.

Fortpflanzungssymbiose: Ein Beispiel für Fortpflanzungssymbiose ist die Symbiose zwischen Bienen und Blütenpflanzen. Die Biene nimmt den Nektar der Blüten als Nahrung auf, dabei bleiben die Pollen der Blüte an ihr hängen, welche die Biene dann weiter trägt und damit eine andere Blüte bestäubt, sodass diese sich vermehren kann.

Symbiose mit Schutz vor Feinden: Ein Beispiel für diese Symbiose ist die Beziehung von Ameisen zu Blattläusen. Die Ameisen geben den Blattläusen Schutz vor Feinden, im Gegenzug lassen sich diese von den Ameisen „melken“, sie sondern eine Zuckerlösung ab, welchen die Ameisen zu sich nehmen.

Ektosymbiose: Ein Beispiel hierfür ist das symbiotische Zusammenleben zwischen Einsiedlerkrebs und Schmarotzerrose. Die Schmarotzerrose heftet sich an die Muschel des Einsiedlerkrebses, so muss sie sich nicht an einen Stein heften, der an einer Stelle bleibt und wo irgendwann die Nährstoffe ausgehen, sondern sie wird vom Krebs von Ort zu Ort getragen und bekommt immer neue Nährstoffe. Im Gegenzug braucht der Einsiedlerkrebs durch sie nicht so oft sein Haus zu wechseln, was sonst nötig wäre.

Endosymbiose: Ein Beispiel hierfür sind Flechten. Das ist eine Symbiose zwischen Pilzen und Algen. Die Pilze sind auf Nährstoffe von außen angewiesen, weil sie keine Photosynthese betreiben können. Die Algen betreiben Photosynthese und geben einen Teil der Photosynthese-Produkte an die Pilze ab. Der Vorteil für die Algen liegt darin, dass der Pilz Wasser speichert und die Algen auch in Trockenzeiten damit versorgt.

Kommensalismus: Ein Beispiel hierfür ist das symbiotische Zusammenleben zwischen Küstensauger und Hai. Der Hai bietet dem kleinen Fisch Schutz, im Gegenzug dazu frisst der Küstensauger alle Essensreste und allen Schmutz der an dem Hai hängt ab. Außerdem bekommt der Küstensauger noch Nahrung durch die symbiotische Verbindung mit dem Hai.

[Bearbeiten] Weitere Beispiele

Bestäubung von Blütenpflanzen durch Insekten, wobei die Insekten Nektar als Nahrung erhalten (hier viele Beispiele für Nektarraub (bekannt z.B. Hummeln) und Nektartäuschung (siehe Bestäubung bei Yucca oder bei Feigen).
Transport von Pflanzensamen in Früchten durch Tiere, wobei Tiere die Früchte fressen und die Samen an einem anderem Ort wieder ausscheiden.
Flechten bestehen aus Algen und Pilzen, wobei die Algen durch Photosynthese Kohlenhydrate produzieren, die von den Pilzen aufgenommen werden, während die Pilze den Algen Wasser und Nährsalze liefern.
Ameisen beschützen Blattläuse, wobei sie im Gegenzug von diesen Zuckerwasser erhalten.
In den Tropen gibt es viele Pflanzen die Wohnraum für Ameisen bereitstellen (z.B. in Dornen von Akazien). Doch nicht alle Ameisen beschützen die Pflanze. Viele Arten beuten die Pflanzen aus indem sie mutualistische Arten vertreiben oder die Pflanzen sterilisieren (wodurch mehr Triebe und extraflorale Nektarien gebildet werden).
Mykorrhizapilze entziehen den Bäumen Kohlenhydrate und liefern im Gegenzug Mineralstoffe und Wasser aus dem Boden. Die wachsenden alten Pflanzenwurzeln verdauen die Pilzsymbionten kontinuierlich und garantieren so, dass nicht Parasiten oder Pathogene vom Kohlenstoff profitieren.
Dickhäuter wie Nilpferd und Elefant werden von Vögeln auf Insekten und Parasiten abgesucht.
Putzerfische heften sich an Großfische wie z.B. Haie und fressen Parasiten von deren Haut ab.

[Bearbeiten] Endosymbiontentheorie

Die Endosymbiontentheorie besagt, dass die Mitochondrien und Chloroplasten, Zellorganellen in Eukaryoten (Pflanzen, Tiere, Pilze), aus endosymbiotisch lebenden Prokaryoten (aerobe, chemotrophe Bakterien bzw. Cyanobakterien) entstanden sind. Hierfür sprechen die Übereinstimmungen im strukturellen Aufbau und in den von den "Wirtszellen" abweichenden, aber mit den Prokaryoten übereinstimmenden, biochemischen Merkmale (z.B. Aufbau der Ribosomen)