共生是指两种不同生物之间的密切合作和互利关系,是自然界中普遍存在的现象。动物、植物、原生动物和真菌之间存在共生关系。根据共生的性质和目的,共生可分为有益共生、寄生共生和互惠共生。有益共生是指一方受益,另一方不受影响的共生关系;寄生是指一方受益,另一方受损的共生关系;互利共生是指互惠互利的共生关系。
如今,研究人员发现了更多新奇的共生现象,这也为人类与其他生物的共存和生态环境保护提供了新的思路。
植物与脊椎动物的共生一般认为自然界中大多数物种的共生都发生在界的范围内,即动物与动物共生、植物与植物共生、原生动物与原生动物共生。但事实上,共生现象发生在大量的跨界物种中,如动植物之间的共生。然而,在过去,研究人员发现物种的跨界共生通常发生在低等原生动物和动植物之间。现在研究人员发现植物可以与高等脊椎动物共存。
加拿大戴尔豪斯大学的柯尼等人发现,绿藻,一种水生植物,可以寄生在动物蝾螈的胚胎中,而蝾螈是脊椎动物。过去,人们认为鱼类、鸟类、爬行动物和哺乳动物(包括人类)等脊椎动物都有一个独特的免疫系统,可以排斥任何进入其体内的异物。因此,植物不会在脊椎动物中生长。
当然,以前的研究人员也知道绿藻可以寄生在低等动物身上,比如鞭毛虫。绿藻含有丰富的叶绿素,当绿藻进入鞭毛虫体内时,会使其变绿。鞭毛虫没有消化道,甚至没有嘴。因此,绿藻进入鞭毛虫最重要的作用就是为鞭毛虫提供食物和能量。由于绿藻富含叶绿素,它们可以通过鞭毛虫的皮肤吸收阳光,进行光合作用,并合成食物来支持鞭毛虫。反过来,绿藻也可以利用鞭毛虫的排泄物作为营养物质,因此它在鞭毛虫体内终生生长。
但斑点蝾螈中绿藻的发现改变了人们对共生的看法,证明了植物可以与脊椎动物共存。
北美斑点蝾螈只有在捕食和繁殖时才会出现。在繁殖过程中,它们在池塘中产卵,让卵漂浮在水面上,这为卵与藻类密切接触提供了机会,而藻类最喜欢池塘环境,因为那里阳光充足,不易受到其他生物的干扰。
柯尼等人偶然发现这些斑点蝾螈的卵是绿色的。原来蝾螈的卵囊里有绿藻。然而,绿藻进入蝾螈卵内并不是一种简单的寄生关系,而是卵囊中的绿藻为蝾螈胚胎提供氧气,绿藻也从胚胎排泄物中获得所需的氮。因此,这是一种互利共生。
为什么绿藻会进入斑点蝾螈的胚胎细胞?研究人员认为,绿藻进入成年蝾螈生殖细胞有两种可能。一种是斑点蝾螈胚胎中的绿藻可能来自蝾螈的亲本,这是一种垂直传播;另一种可能是蝾螈从环境中吸收藻类,或者藻类钻入蝾螈体内。但不论怎样,绿藻进入蝾螈体内说明,植物与脊椎动物可以互利互惠的共生。
像夫妻那样忠诚的专性共生从共生形式上看,有特定共生和兼性共生。前者意味着共生生物需要共生关系来维持生命;后者意味着共生只会提高共生生物的生存概率,但并非必要。因此,共生有时是不对称的。在共生中,很可能一个有机体是强制性共生体,另一个是兼性共生体。
现在,研究人员在动植物共生中发现了一种新的强制共生现象,就像人类的一夫一妻制一样。这种特殊的共生关系是植物释放自己独特的化学气味来吸引动物,从而帮助植物繁殖和生存。同时,这些动物也需要植物来生存和繁殖。