Badanie symbiozy
W laboratorium plechę porostu można rozdzielić na dwie części – grzyba i glon lub sinicę – które mogą oddzielnie egzystować. W takich sytuacjach strzępki grzybów tworzą prostą strukturę, która nie jest podobna do tego, co obserwujemy w piesze porostu. Składniki porostu nie zawsze od razu są w stanie się zespolić, może być i tak, że formują one plechę porostu tylko w miejscach, gdzie warunki środowiskowe są bardzo niesprzyjające. Większość porostów występuje bowiem w miejscach mało zasobnych w substancje odżywcze i suchych, gdzie komórki ich komponentów grzybowych i glonowych, żyjąc w pojedynkę, nie są często w stanie przetrwać i wysychają. Oglądając pod mikroskopem plechę porostu, można z łatwością rozróżnić jej dwa składniki. Strzępki grzyba są mocno i gęsto splecione, tworząc w ten sposób mycelium. Mycelium składa się z wielu wyraźnie oddzielonych warstw, w obrębie niektórych z nich uwięzione są komórki glonów. Glony posiadają chlorofil i przeprowadzają fotosyntezę, w wyniku której, wykorzystując energię słoneczną, produkują cukrowce. Badania z użyciem radioaktywnie znakowanych cukrowców wykazały, że cząsteczki cukrowców, takich jak na przykład glukoza, łatwo i szybko przemieszczają się z komórek glonów do strzępek grzybów. Sinice z rodzaju Nostoc są w stanie zamienić azot atmosferyczny w azot przyswajalny, tak więc grzyb może otrzymywać od swojego partnera oprócz cukrów także związki azotowe.
Dużo trudniej określić to, co glon uzyskuje z takiego rodzaju współżycia z grzybem, gdyż jest on w stanie przetrwać samodzielnie w niesprzyjających warunkach. Być może glon korzysta z wilgotnych warunków, jakie mu stworzył do egzystencji grzyb, i może czerpać z wody różnego rodzaju substancje mineralne rozpuszczone przez grzyba. Mimo to jednak, związek ten od strony glonu nie jest tak bezwzględnie przymusowy, jakby wydawało się na początku, i możliwe, że grzyby po prostu pasożytują na komórkach glonów, które są trzymane „w niewoli” po to, aby zaopatrywały grzyby w substancje pokarmowe. Porosty mogą wegetować w bardzo skrajnych warunkach. Występują na terenach pustynnych -zroszone wodą chłoną jej wielką ilość i dzięki temu mogą być metabolicznie aktywne w długich okresach suszy – a także na najwyższych skalistych szczytach gór oraz na obszarach biegunowych. Bytują nawet na brzegach mórz, gdzie często są zalewane słoną wodą. Aby być zdolnym do przetrwania w takich warunkach, grzyby i glony formujące plechy porostów musiały wytworzyć bardzo bliskie i pomyślne związki partnerskie. Plechy porostów z reguły rosną niezmiernie powoli. Plechy większości porostów skorupiastych rzadko przyrastają w jednym roku ponad milimetr, a chociaż inne typy rosną szybciej, to i tak ich plecha nie powiększa się więcej niż o jeden centymetr w ciągu roku.
W kategorii: Symbioza roślin | 18 Listopad 2009 | Tagi: badanie, glon, grzyb, laboratorium, mikroskop, nauka, rośliny, sinica, symbioza
Rośliny żyją również w innych związkach symbiotycznych z grzybami. Niektóre pospolite grzyby spotykane w lesie są połączone strzępkami z korzeniami wielu drzew i krzewów. Jest to mikoryza. Niektóre rodzaje mikoryzy noszą nazwę ektotroficznych, ponieważ strzępki grzyba okrywają najdrobniejsze korzonki, które wchłaniają substancje mineralne. Grzyb oplata korzenie i jednocześnie jego strzępki wnikają w glebę, co powoduje, że powierzchnia chłonna rośliny powiększa się. W zamian grzyb otrzymuje od rośliny węglowodany, których nie może wytwarzać samodzielnie. Grzybami żyjącymi w ektotroficznej mikoryzie są na przykład muchomory czerwone (Amanita muscaria) i borowiki szlachetne (Boletus reticu-latus), których nadziemne grzybnie tworzą owoc-niki, znajdowane i zbierane przez nas w pobliżu brzóz i sosen. Innym rodzajem mikoryzy jest mikoryza endotroficzna, co oznacza, że strzępki grzyba wrastają w ciało rośliny, z którą żyją w symbiozie. Storczyki, jako jedne z wielu roślin, tworzą takie związki z grzybami i są od nich uzależnione. Taki rodzaj mikoryzy umożliwia kiełkującym nasionom storczyków wieloletnią wegetację pod ziemią, pomimo braku na tym etapie rozwoju liści, które mogłyby przeprowadzać fotosyntezę. Obok innych form pobierania soli substancji pokarmowych, komórki storczyka pobierają substancje odżywcze ze strzępków grzyba, które są przez nie trawione.
Niektóre gatunki roślin wykształciły szczególne relacje między sobą i z organizmami należącymi do innych grup systematycznych, z którymi żyją w bliskich związkach polegających na odnoszeniu obopólnych korzyści. Ta forma koegzystencji jest określana mianem symbiozy (z greckiego syn: razem i bios: życie). Najlepszym przykładem są porosty, które wydają się być organizmami mającymi status odrębnych gatunków, jednakże w istocie składają się z grzybów i glonów lub sinic. Komponenty te, żyjąc w ścisłej symbiozie, formują struktury, które mają charakterystyczny kształt, barwę i wielkość, tak że na pierwszy rzut oka mogą wydawać się samodzielnymi gatunkami. Oprócz tej formy symbiozy w świecie roślin można napotkać także inne zależności, takie jak mikoryza oraz współżycie z bakteriami brodawkowymi, które żyją w korzeniach i umożliwiają przyswajanie azotu. Jednakże, ponieważ procesy te przebiegają pod ziemią, nie zawsze zdajemy sobie sprawę z ich obecności. Nie jest zawsze tak łatwo udowodnić, że z bliskich zależności pomiędzy dwoma różnymi organizmami obydwoje partnerzy odnoszą korzyści, że substancje pokarmowe są wymieniane pomiędzy nimi albo muszą one koniecznie ze sobą egzystować z innych powodów. Z uwagi na to, botanicy używają pojęcia symbioza, dla określenia związków pomiędzy organizmami, które nie wyrządzają sobie nawzajem szkody. Porosty są bardzo zróżnicowane pod względem wyglądu. Ich ciało to plecha, która bardzo często jest szara lub brązowa, chociaż zdarzają się przypadki, że jest srebrzysta lub jaskrawo ubarwiona. Spotyka się je na skałach, kamieniach i pniach drzew. Niektóre porosty kształtem są podobne do mszaków, gdyż mają plechy krzaczkowate lub Ustko watę . Pomimo tej wielkiej różnorodności, ponad 90% gatunków porostów jest utworzonych z połączenia przedstawicieli jednej klasy grzybów – workowców Ascomycetes – z przedstawicielami jednego lub dwóch rodzajów jednokomórkowych zielenic lub z sinicami z rodzaju Nostoc. W rzadkich przypadkach plechy porostów są utworzone z trzech organizmów: grzyba, glonu i sinicy.
W XIX wieku uświadomiono sobie, że na polach, na których wcześniej rosły rośliny motylkowe (rośliny z rodziny Leguminosae, takie jak groch, fasola, koniczyna i łubin), zbiory są dużo większe niż na polach, gdzie rośliny motylkowe nie rosły. Myślano, że było tak dlatego, że rośliny motylkowe są w stanie przyswajać azot atmosferyczny i pod postacią związków azotowych wbudowywać go w swoje tkanki. Zauważono jednak, po bardziej wnikliwych badaniach, iż same rośliny nie są w stanie przeprowadzać procesu transformacji azotu atmosferycznego i robią to bakterie bytujące w zgrubieniach korzeni, zwanych brodawkami. Z uwagi na to, bakterie te nazwano bakteriami brodawkowymi i ich współżycie z roślinami motylkowymi jest przykładem udanej symbiozy roślin wyższych z bakteriami. Związek pomiędzy bakteriami a roślinami motylkowymi nie jest tak bliski, jak stosunki panujące pomiędzy symbiontami tworzącymi porost, ponieważ roślina może z powodzeniem egzystować samodzielnie. Jeżeli rośliny motylkowe rosną na glebie pozbawionej bakterii, nie wytwarzają brodawek korzeniowych i nie przyswajają azotu. Brodawki korzeniowe rozwijają się tylko wtedy, gdy bakterie Rhizobium, które są normalnie obecne w glebie, zainfekują korzenie. W brodawce bakterie modyfikują swoje komórki i stają się bakteroidami. Bakteroidy przekształcają azot, używając enzymu o nazwie nitrogenaza, który katalizuje (aktywuje) reakcję, w wyniku której azot jest zamieniany do postaci amoniaku. Nitrogenaza łączy się z azotem, ale także może łączyć się z tlenem, toteż w środku brodawki korzeniowej muszą panować prawie beztlenowe warunki, aby proces przebiegał prawidłowo.