Buzz
Nội cộng sinh là hình thức cộng sinh trong đó một loài hoàn toàn sống bên trong cơ thể của loài khác. Trong mối quan hệ này, các loài đều tương hỗ với nhau, nhưng loài sống trong cơ thể loài khác thường có kích thước nhỏ hơn và tạo thành quần thể trong loài chứa chúng, loài này thường lớn hơn nhiều. Do đó, sinh vật chứa cộng sinh thường được gọi là 'vật chủ cộng sinh', hoặc đơn giản là 'vật chủ' (host) chứ không phải là vật chủ ký sinh.
Thuật ngữ này xuất phát từ tiếng Anh endosymbiont (IPA: /ˈɛndoʊ sɪmˌbaɪˈoʊn/) và có nguồn gốc từ tiếng Hy Lạp: ἔν (endo có nghĩa là 'bên trong') + sym (có nghĩa là 'cùng nhau') + βίωσιβίωσ (bion có nghĩa là 'sống'). Trong nội cộng sinh, các loài đối tác hỗ trợ lẫn nhau và thường mang lại lợi ích cho nhau. Cần phân biệt nội cộng sinh với ngoại cộng sinh và nội cộng sinh với nội ký sinh.
Ví dụ
- Vi khuẩn cố định đạm (rhizobia) cư trú trong các nốt sần trên rễ cây họ đậu.
- Vi khuẩn phân hủy xenlulô sống trong hệ tiêu hóa của trâu và bò.
- Khoảng 10 - 15% số loài côn trùng là 'vật chủ' cho nhiều loài vi khuẩn cộng sinh, cung cấp các dưỡng chất thiết yếu cho chúng.
Trong mối quan hệ nội cộng sinh, mặc dù cả hai bên thường có lợi, nhưng không phải lúc nào chúng cũng hoàn toàn không gây hại cho nhau.
Các loại
Nội cộng sinh có hai hình thức chính dựa vào cách xâm nhập của vật cộng sinh: truyền cộng sinh theo chiều ngang và truyền cộng sinh theo chiều dọc.
- Trong con đường truyền cộng sinh theo chiều ngang (horizontally transmitted symbionts), mỗi thế hệ 'vật chủ' mới có thể nhận được vật cộng sinh từ môi trường bên ngoài nhờ vào sự lây nhiễm từ các cá thể vật chủ trước đó.
- Ví dụ, nhiều loài mối có khả năng tiêu hóa gỗ nhờ vào một loài trùng roi cộng sinh trong ruột chúng. Trùng roi này có enzym phân hủy xenlulô. Mối con mới nở không có trùng roi trong ruột và phải liếm hậu môn của mối trưởng thành để nhận trùng roi. Do vậy, vật cộng sinh lây truyền từ cá thể vật chủ này sang cá thể vật chủ khác trong cùng thế hệ, vì vậy gọi là lây truyền theo chiều ngang.
- Mối quan hệ cộng sinh này sâu sắc đến mức mà các nhà khoa học không thể nuôi cấy trùng roi riêng biệt ngoài cơ thể mối dù trong điều kiện thí nghiệm tốt nhất. Ngược lại, mối chưa nhiễm trùng roi, dù được cung cấp dinh dưỡng đầy đủ, vẫn sống không khỏe mạnh và chỉ tồn tại được qua một vài thế hệ.
- Trong con đường truyền cộng sinh theo chiều dọc (vertically transmitted symbionts), vật cộng sinh được truyền trực tiếp từ 'vật chủ' bố mẹ sang con cái như một phần di truyền.
- Theo con đường này, vật cộng sinh xâm nhập vào giao tử của bố hoặc mẹ (thường là trứng của mẹ vì trứng lớn hơn nhiều so với giao tử đực). Vì vậy, hợp tử từ sự kết hợp của giao tử có thể phát triển thành con cái kế thừa vật cộng sinh ngay từ giai đoạn phôi.
- Ví dụ, vi khuẩn lam cộng sinh trong cơ thể loài bọt biển Xestospongia bocatorensis. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện sợi vi khuẩn lam Oscillatoria spongeliae cộng sinh trong phôi của bọt biển X. bocatorensis ngay sau giai đoạn thụ tinh, từ đó phát sinh ấu trùng bơi có chứa vi khuẩn lam có thể quan sát dưới kính hiển vi.
- Trong con đường truyền dọc, các vật cộng sinh thường tiến hóa theo hướng giảm kích thước bộ gen đến mức không thể sống độc lập hoàn toàn. Do đó, chúng phụ thuộc vào vật chủ.
- Còn có dạng kết hợp của hai con đường trên: vật cộng sinh được truyền theo chiều dọc qua nhiều thế hệ, sau đó khi chuyển sang vật chủ mới, vật cộng sinh mới được lấy từ môi trường theo chiều ngang. Quá trình nội cộng sinh có thể lặp lại nhiều lần (xem hình bên).
Trong quá trình tiến hóa, nội cộng sinh có thể dẫn đến việc vật cộng sinh trở thành một phần cấu trúc trong cơ thể vật chủ, tương tự như một cơ quan tế bào, như ty thể hoặc lục lạp trong tế bào nhân thực. Theo thuyết nội cộng sinh, ty thể vốn là vi sinh vật hiếu khí cổ đại, sau đó trở thành bào quan trong tế bào nhân thực và duy trì đến ngày nay.
- Cộng sinh
- Thuyết nội cộng sinh
