معلومة

17.4 أ: التكافل - علم الأحياء

17.4 أ: التكافل - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

تتضمن معظم التفاعلات بين الأنواع الطعام ، أي التنافس على نفس الإمدادات الغذائية ، وتناول الطعام (الافتراس) وتجنب الأكل (تجنب الافتراس). غالبًا ما تكون هذه التفاعلات موجزة. ومع ذلك ، هناك العديد من الحالات التي يعيش فيها نوعان في ارتباط وثيق لفترات طويلة. تسمى هذه الجمعيات تكافلية ("العيش سويا"). في التعايش ، يستفيد فرد واحد على الأقل من الزوج من العلاقة. قد يصاب العضو الآخر (التطفل) ، غير متأثر نسبيًا (معايشة) أو قد تستفيد أيضًا (التبادلية). (يقصر بعض الأشخاص مصطلح التعايش على هذه التفاعلات المفيدة للطرفين فقط ، لكننا لا نفعل ذلك).

التبادلية

العلاقات التكافلية التي كل الأنواع تستفيد متبادلة. هناك المئات من الأمثلة على التبادلية بين غيري التغذية وطحلب.

  • Paramecium bursaria هي هدبية تبتلع الطحالب الخضراء أحادية الخلية في فجوات داخل خليتها.
    • يستفيد البراميسيوم بالتأكيد من الطعام الذي تصنعه الطحالب. يمكن استزراعه بعيدًا عن الطحالب ولكن بعد ذلك يجب إعطاؤه طعامًا إضافيًا.
    • من المفترض أن تستفيد الطحالب من ثاني أكسيد الكربون الذي ينتجه مضيفها بالإضافة إلى قدرة المضيف على نقله إلى مكان يوجد فيه ضوء وافر.
  • العديد من الكائنات المائية الأخرى غيرية التغذية
    • الإسفنج
    • شقائق النعمان البحرية
    • مستورقات
    • الرخويات
    كما تأوي الطحالب داخل خلاياها.

العلاقات المتبادلة بين النباتات والفطريات شائعة جدًا. تغزو الفطريات وتعيش في أو بين خلايا القشرة من الجذور الثانوية. تسمى الجمعية أ الفطريات. تساعد الفطريات النبات المضيف على امتصاص النيتروجين والفوسفور غير العضويين من التربة. تفرز بعض الفطريات الجذرية أيضًا مضادات حيوية قد تساعد في حماية مضيفها من غزو الفطريات والبكتيريا الطفيلية. العديد من الفطر هي أجسام مكونة للأبواغ من الفطريات الفطرية. غالبًا ما توجد الكمأة في غابات البلوط لأن الفطريات التي تنتجها تؤسس الفطريات الفطرية على جذور البلوط.

التعايش الداخلي

التعايش الداخلي هو أ متبادلة العلاقة بين مضيف وكائن حي يعيش داخل جسمه أو خلاياه.

من البازلاء وتعايشها الداخلي

من البازلاء ، Acyrthosiphon pisum، هي آفة حشرية تمتص العصائر من نباتها المضيف. ومع ذلك ، فإن عصارة النبات تعاني من نقص في العديد من الأحماض الأمينية الأساسية. ومع ذلك ، فإن حشرة من البازلاء تزدهر بفضل الخلايا المتخصصة داخل جسمها والتي تحتوي على بكتيريا جاما البروتينية ، بوخنيرا أفيديكولا، لا يمكن أن يعيش في أي مكان آخر. يشفر جينوم هذه البكتيريا سالبة الجرام داخل الخلايا عددًا من الإنزيمات اللازمة لإكمال تركيب الأحماض الأمينية التي يحتاجها مضيفها. في المقابل ، يشفر جينوم المن الإنزيمات التي يحتاجها بوكنيرا لتجميع جدار خلية عديدات السكاريد الدهنية وفقدت الجينات التي قد تمنع العدوى بالبكتيريا سالبة الجرام.

تثبيت النيتروجين التكافلي

أحد أهم الأمثلة على التبادلية في الاقتصاد الكلي للمحيط الحيوي هو العلاقة التكافلية بين بعض البكتيريا المثبتة للنيتروجين ومضيفيها من البقوليات. تدعم مجموعة كبيرة من الأدلة الرأي القائل بأن العلاقات التكافلية الداخلية داخل الخلايا أدت إلى ظهور حقيقيات النوى مع الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

تكافل التنظيف

يُظهر الرسم التمساح النيلي وهو يفتح فمه للسماح للزقزاق المصري بالتغذي على أي علقات ملتصقة بلثته. يعتبر تكافل التنظيف أكثر شيوعًا في الأسماك.

معايشة

التعايش يعني "على المائدة معًا". يتم استخدامه للعلاقات التكافلية التي يستهلك فيها كائن حي الطعام غير المستخدم من كائن آخر. بعض الأمثلة:

  • الريمورا والقرش. يتم تعديل الزعنفة الظهرية لسمكة الريمورا (سمكة عظمية) إلى مصاصة تشكل بها ارتباطًا مؤقتًا بسمكة القرش. عندما يتغذى القرش ، يلتقط الريمورا القصاصات. القرش لا يحاول أن يفترس الريمورا.
  • تم العثور على بعض أنواع البرنقيل فقط كتعويض على فكي الحيتان. وهناك أنواع أخرى من البرنقيل وجدت فقط كمعايش على تلك البرنقيل!
  • تعيش العديد من البكتيريا في أمعائنا الغليظة. يتغذون على طعام لا يمكننا هضمه ولا يؤذينا. والبعض يساعدنا. وهذا يعني أن العلاقة متبادلة. الحيوانات (على سبيل المثال ، الفئران) التي يتم تربيتها في ظروف خالية من الجراثيم غير طبيعية بعدة طرق ، على سبيل المثال ،
    • لديهم مستويات مرتفعة من مجموعة فرعية من خلايا NKT
    • انخفاض مستويات الخلايا التائية التنظيمية (Treg) - كلا التأثيرين يؤهب الحيوانات إلى
    • الربو والتهاب الأمعاء
    لذلك أصبح من الممارسات المعتادة الآن أن تصيبهم عمدًا بعدة أنواع من الكائنات الحية الدقيقة حتى تتطور الحيوانات بشكل طبيعي.

نباتات نباتية

النباتات العشوائية هي نباتات تعيش على نباتات أكثر ثباتًا. إنهم لا يأخذون أي غذاء من مضيفهم ويستفيدون ببساطة من التعرض بشكل أفضل لأشعة الشمس. تشمل بعض الأمثلة العديد من بساتين الفاكهة والعديد من البروميلياد (على سبيل المثال ، "الطحلب الأسباني" وأعضاء آخرين من عائلة الأناناس).

التطفل

الطفيلي هو كائن حي يعيش على أو في جسم كائن حي آخر (العائل) يحصل من أنسجته على الغذاء ، ويتسبب في بعض الضرر. يتم تطفل الحيوانات عن طريق الفيروسات والبكتيريا والفطريات والأوليات والديدان المفلطحة (الديدان الشريطية والديدان المثقوبة) والديدان الخيطية والحشرات (البراغيث والقمل) والعناكب (العث). يتم تطفل النباتات عن طريق الفيروسات والبكتيريا والفطريات والديدان الخيطية وعدد قليل من النباتات الأخرى. تدمر الطفيليات مضيفها بطريقتين رئيسيتين:

  • تستهلك أنسجتها ، مثل الديدان الخطافية
  • تحرير السموم ، على سبيل المثال ،
    • تفرز عصيات التيتانوس ذيفان الكزاز الذي يتداخل مع الانتقال المشبكي.
    • تفرز عصيات الدفتيريا سمًا يثبط تخليق البروتين بواسطة الريبوسومات.

تختلف العلاقة بين الطفيلي والمضيف على طول طيف يمتد من طفيليات "الضرب والهرب" التي تعيش في مضيفها لفترة وجيزة ثم تنتقل إلى طفيليات أخرى مع أو بدون قتل الأول إلى الطفيليات التي تسبب التهابات مزمنة. يجب أن يتطور كل من الطفيلي والمضيف لضمان بقاء كليهما لأنه إذا قتل الطفيل مضيفه قبل أن يتمكن من المضي قدمًا ، فإنه يدمر تذكرة الوجبة الخاصة به

أرانب في أستراليا

في عام 1859 ، تم إدخال الأرنب الأوروبي إلى أستراليا للرياضة. مع عدم وجود مفترس مهم هناك ، تضاعف بشكل متفجر. عانت تربية الأغنام (نوع آخر مستورد) بشدة حيث تنافست الأرانب معهم على العلف. هذه الصورة (مقدمة من Dunston from نجمة سوداء) يعطيك الفكرة. بعد إزالة جميع نباتات الأعلاف ، التي تزودهم عادةً بالماء والطعام ، كان على الأرانب أن تشرب من حوض السباحة.

في عام 1950 ، فيروس الورم المخاطي تم إحضاره من البرازيل وأفرج عنه. قتل الوباء الذي أعقب ذلك ملايين الأرانب (ربما 99.5 ٪ من السكان). عاد العشب الأخضر وأصبحت تربية الأغنام مرة أخرى مربحة. لكن الأرانب لم يتم القضاء عليها. في الواقع ، على الرغم من استمرار حدوث أوبئة صغيرة ، فقد تعافت أعداد الأرانب إلى حد ما (على الرغم من عدم قربها من مستويات ما قبل عام 1950). ماذا حدث؟ نحن نعلم بفضل التخطيط الدقيق.

  • الأرانب اليوم أكثر مقاومة للعدوى من سابقاتها. يمكن قياس ذلك عن طريق إصابتها بالسلالة الأصلية التي تم الحفاظ عليها في المختبر.
  • في الوقت نفسه ، أصبح الفيروس المنتشر في الأرانب البرية أقل ضراوة. يمكن قياس ذلك من خلال تحديد النسبة المئوية لنفوق الأرانب المختبرية عند إصابتها بالسلالة الحالية من الفيروس.

يُظهر الرسم البياني (استنادًا إلى بيانات السير ماكفارلين بيرنت ود.

"انحلال" الطفيليات

أثناء التكيف مع الظروف في مضيفها ، غالبًا ما تفقد الطفيليات الهياكل والوظائف التي كانت ضرورية لأسلافها (وأي أقارب يعيشون بحرية). الديدان الشريطية ليس لها عيون ، وليس لها جهاز هضمي ، وهي فقط بقايا من الجهاز العصبي والإفرازي والعضلي. بينما قد تسميها منحطة ، فإن هذه الخسائر تمثل مكسبًا في الكفاءة وتخصصًا محسنًا. ما فائدة هذه الهياكل على أي حال في الأمعاء البشرية؟ من ناحية أخرى ، تنتج الدودة الشريطية المئات من proglottids: آلات تكوين البيض التي تعمل على تحسين احتمالية أن تترك الدودة الشريطية أحفادًا تصل إلى مضيف آخر.

يظهر هذا التركيز على التكاثر أيضًا في

  • رافليسيا، كاسيات البذور الطفيلية وجدت في ماليزيا. ليس له جذور أو سيقان أو أوراق ، على الرغم من أنه يحتوي على أنابيب تخترق أنسجة مضيفه. لكن لها زهرة ضخمة (قطرها حوالي 3 أقدام أو متر واحد).
  • سكولينا، البرنقيل الذي يطفيليات السرطانات. يتكون البالغ من أكثر بقليل من كيس (ومن هنا جاءت تسميته) يحتوي على أعضاء تناسلية. لم يكن من الممكن حتى تحديد أن الساكولينا كانت قشريات حتى اكتشاف يرقاتها.

المتفطرة الجذامية: الجينات الكاذبة

M. الجذام يسبب الجذام (مرض هانسن). إنه طفيلي داخل الخلايا ، يستقر في خلايا شوان حيث يؤدي ، في الوقت المناسب ، إلى هجوم مناعي ذاتي عليها يؤدي إلى تدميرها. يؤدي فقدان الإحساس الناتج إلى صعوبة تجنب إصابة الأطراف. M. الجذام هي بكتيريا المتفطرة وأحد أقاربها مرض السل، سبب مرض السل.

م. الجذام تحدث العدوى أيضًا بشكل طبيعي في المدرع البري الذي يعيش في مجموعة من الولايات الجنوبية تمتد من ألاباما عبر تكساس. كشفت دراسة استقصائية شملت 39 مريضًا من مرضى الجذام في تلك المنطقة عن إصابة 25 منهم بالسلالة المماثلة الموجودة في المدرع المحلي. على الرغم من أنها كانت أول بكتيريا يتم تحديدها كسبب لمرض بشري (في عام 1873) ، إلا أنه لم ينجح أي عالم جرثومي على الإطلاق في زراعتها في المختبر. ومع ذلك ، يمكن نشره (ببطء) في أرماديلو ذي النطاقات التسعة ، وقد وفر هذا مادة كافية لتسلسل الجينوم بأكمله.

تسلسلها ، الذي تم نشره في عدد 22 فبراير 2001 من طبيعة سجية (كول ، إس ت. وآخرون.) - عند مقارنتها بـ مرض السل - يقدم دليلا حيا على الانحطاط على مستوى الجينات. على الرغم من أن جينومها أصغر بحوالي 25٪ فقط من جينوم مرض السل، لديها 40٪ فقط من جينات ابن عمها. العديد من الجينات المفقودة لا تزال قابلة للاكتشاف ، لكنها الآن الجينات الكاذبة - الجينات التي تحورت بحيث لم يعد من الممكن التعبير عنها في منتج بروتيني.

مرض السلM. الجذام
حجم الجينوم (BP)4,411,5323,268,203
جينات ترميز البروتين3,9591,604
جينات سينسيز السترات (لدورة حامض الستريك)31
جينات بيروفات ديهيدروجينيز (لدورة حامض الستريك)62
جينات اللاكتات ديهيدروجينيز (التنفس الخلوي)21
جينات فسفوفركتوكيناز (تحلل السكر)1

M. الجذام ليس استثناء. تظهر الجينومات البكتيرية العديدة التي تم تسلسلها الآن أن البكتيريا التي تلزم الطفيليات داخل الخلايا تعبر عن بروتينات أقل بكثير من البكتيريا التي يمكن أن تعيش على وسط المزرعة.

مجموعة من الروابط لأمثلة من الطفيليات

  • الفيروسات
    • الفيروسات القهقرية ، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية -1 ، المسبب لمرض الإيدز
    • الانفلونزا
    • مجموعة متنوعة من الآخرين
  • بكتيريا، وكلاء
    • التيتانوس والتسمم الغذائي والجمرة الخبيثة
    • التيفود والكوليرا والطاعون
    • التهابات المكورات العنقودية والمكورات العقدية
    • السيلان
    • السل والجذام والدفتيريا
    • مرض الزهري ومرض لايم
    • حمى التيفوس وحمى روكي ماونتين المبقعة
  • الخلية
    • المتصورة (عوامل الملاريا)
    • المثقبيات
  • اللافقاريات
    • الديدان الشريطية
    • مثقوب الدم
  • ألعاب الطفيليات تلعب (بعض التفاعلات المثيرة للاهتمام بين العائل والطفيلي).

تطور التكافل

يبدو من المعقول أن ما يبدأ كعلاقة طفيلية قد يتطور بمرور الوقت إلى علاقة متبادلة مع تطور الكائنات الحية لتقليل الضرر الذي يلحق بالمضيف.

وهناك بعض الأدلة على ذلك. في عام 1966 ، اكتشف K.W Jeon مزرعة من الأميبات التي أصيبت بالبكتيريا (60،00 إلى 150،000 لكل خلية). أدت العدوى إلى إبطاء معدل نموها وجعلها أكثر هشاشة. ولكن بعد مرور خمس سنوات ، كانت الأميبات لا تزال مصابة ولكن لم تظهر أي آثار سيئة الآن. الأكثر إثارة للاهتمام بالنسبة لسؤالنا ، أن الأميبات - أو على الأقل نواتها - أصبحت معتمدة على البكتيريا.

  • عندما تمت إزالة النواة من الأميبا المصابة واستبدالها بأخرى من سلالة غير مصابة ، عملت المجموعة بشكل جيد.
  • ولكن عندما تم استبدال نواة خلية غير مصابة بأخرى من خلية مصابة ، فإن المزيج عادة ما يفشل في البقاء على قيد الحياة.

من الواضح أنه بعد 5 سنوات ، أصبحت النوى معتمدة على وظيفة بكتيرية (إنزيم تنتجه البكتيريا ولكن لم يعد من قبل المضيف). ما بدأ كطفل تطور إلى تبادل (لا يمكن أن تنمو البكتيريا خارج مضيفها). لكنها لا تعمل دائمًا على هذا النحو. هناك أمثلة أخرى حيث يبدو أن العلاقة المتبادلة قد تطورت إلى علاقة تعايشية أو حتى طفيلية. يبدو أن بعض الفطريات الطفيلية قد تطورت من أسلاف يعيشون في شراكة متبادلة من الأشنة.

تزودنا بعض البكتيريا التي تعيش في أمعائنا الغليظة بفيتامين K ، وبالتالي تتطور من التعايش إلى التبادلية.

يمكن أن تؤدي العلاقات التكافلية ذات المنفعة المتبادلة إلى "الانحطاط" أيضًا. فقدت بعض الديدان الحلقيّة البحرية تمامًا الجهاز الهضمي لأقاربها (مثل دودة الأرض الشائعة). نوع واحد يتغذى من عدد كبير من ما لا يقل عن 5 أنواع مختلفة من البكتيريا تعيش تحت قشرتها الخارجية. الأكثر وفرة من هؤلاء هم كيميائية (لكن هذه البكتيريا عبارة عن بكتيريا جاما ودلتا وبروتينات وليست بيتا بروتيوبكتريا) التي تصنع الغذاء من ثاني أكسيد الكربون باستخدام الطاقة التي توفرها المواد غير العضوية المؤكسدة (H2ش2) في الرواسب التي تعيش فيها الدودة.

يمكن أن تتغير طبيعة العلاقة التكافلية أيضًا مع تغير الظروف. يمكن أن تسبب بعض الفطريات والبكتيريا والطفيليات التي تعيش بشكل غير ضار في معظمنا العدوى الانتهازية - أصبحت طفيلية - في الأشخاص الذين يعانون من نقص المناعة ، مثل المصابين بالإيدز.


بيولوجيا الخلية للتكافل المرجاني: يمكن للدراسة التأسيسية أن تقدم حلولاً لأزمة الشعاب المرجانية

تواجه الشعاب المرجانية دمارًا شبه كامل بحلول نهاية القرن بسبب الاحتباس الحراري ما لم تتمكن البشرية من وضع حد لارتفاع درجة الحرارة العالمية. يوجد الآن سباق لتطوير مجموعة متنوعة من الحلول لإنقاذ الشعاب المرجانية. في هذا المنظور ، تم إجراء حالة لفهم بيولوجيا الخلية لتكافل المرجان الدينوفلاجيلات للمساعدة في تطوير حلول لإنقاذ الشعاب المرجانية. تتميز أنظمة النماذج المختبرية لدراسة التعايش المرجاني ، بما في ذلك شقائق النعمان البحرية Exaiptasia pallida ، بأنها أدوات قيمة في الكفاح من أجل إنقاذ الشعاب المرجانية. تتم مراجعة ومناقشة أدوار المناعة الفطرية للمضيف وديناميكيات المغذيات بين الشركاء في البداية ، والصيانة المستمرة ، وعدم تنظيم التعايش. تظهر الجينات والمسارات المناعية الفطرية الرئيسية ، مثل تفاعلات الجليكان-ليكتين ، ومقاوم سفينجوزين ، وعامل النمو المحول للسيتوكين بيتا لتعديل الاستجابة المناعية للمضيف في الحالة التكافلية. يعود الفضل في حدوث اضطراب في توازن المغذيات غير العضوية المتجانسة أثناء الإجهاد الحراري وتوافر المغذيات الخارجية العالية إلى قيادة الشراكة نحو عدم التنظيم وتبييض المرجان. يتم تقديم أمثلة محددة حيث تساعد المعرفة ببيولوجيا الخلية للتكافل في تطوير الحلول ، بما في ذلك الدراسات التي تظهر قيودًا واضحة على قيمة بروتوكولات التبديل والتأقلم مع الشريك. أخيرًا ، يتم التركيز على التقدم السريع للمعرفة لمحاولة تلبية الحاجة الملحة للحلول. وهذا يشمل التواصل المفتوح في الوقت الحقيقي مع الزملاء بشأن النجاحات والإخفاقات ، ومشاركة الموارد والمعلومات ، والعمل معًا بروح مهمة جماعية لإنقاذ الشعاب المرجانية.

تم النشر بواسطة مطبعة جامعة أكسفورد بالنيابة عن جمعية علم الأحياء التكاملي والمقارن لعام 2019.


SYMBIOSIS - نشرة علم الأحياء خريف 2020

أطلقت UF مؤخرًا حملة لتصبح رائدة في أبحاث وتدريس الذكاء الاصطناعي (AI). تعرف على بعض مشاريع الذكاء الاصطناعي الجارية بالفعل في قسم الأحياء.

الذكاء الاصطناعي وسلوك الإجهاد

يستخدم الباحثون في علم الأحياء الذكاء الاصطناعي لفهم السلوك الناجم عن الإجهاد. يظهر هنا نموذج كائن حي الزرد. رصيد الصورة: مات ماكهنري.

هل يدفعك التوتر أحيانًا إلى الزحف إلى السرير والاختباء تحت الأغطية؟ انت لست وحدك. في العديد من أنواع الحيوانات ، يزيد الإجهاد من البحث عن ملجأ ويقلل من السلوكيات الاستكشافية. يقوم الدكتور جيمس ستروثر وطلابه بفحص الدوائر العصبية المسؤولة عن هذه التأثيرات باستخدام يرقات الزرد ككائن حي نموذجي.

يسلط رسم خرائط النشاط العصبي المستند إلى الذكاء الاصطناعي الضوء على الخلايا العصبية التي تشفر المحفزات المجهدة في الأذرع الخلفية ليرقات الزرد. رصيد الصورة: جيمس ستروثر

يربي الفريق سمكة الزرد المعدلة وراثيًا والتي تتألق خلاياها العصبية عندما تكون نشطة (في الصورة). يسمح هذا للباحثين بتسجيل نشاط عشرات الآلاف من الخلايا العصبية الفردية عبر الدماغ باستخدام الفحص المجهري متعدد الفوتونات. تعد أساليب التعلم الآلي المستندة إلى الذكاء الاصطناعي أساسية لتحليل مجموعة بيانات التصوير الضخمة والمعقدة هذه. كما تم استخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتحديد منطقة صغيرة داخل الدماغ المؤخر يبدو أنها تلعب دورًا مركزيًا في التوسط في السلوكيات المرتبطة بالتوتر.

تعلم الآلة والأشجار الاستوائية

صورة جوية لمظلة غابة استوائية في بنما. رصيد الصورة: ستيفاني بولمان وريتش غروتفيندت.

استخدم طالب الدكتوراه في علم الأحياء جون بارك التعلم الآلي لدراسة فينولوجيا الأوراق ، وتوقيت إنتاج الأوراق وسفكها ، لأشجار الغابات الاستوائية في بنما. من خلال الجمع بين السلاسل الزمنية لصور المظلة التي تم الحصول عليها كل أسبوع إلى أسبوعين من المركبات الجوية غير المأهولة (الطائرات بدون طيار أو `` الطائرات بدون طيار '') مع الملاحظات الميدانية وتفسير الصور البشرية وخوارزمية التعلم الآلي ، نجح جون في مراقبة فينولوجيا المزيد من الأشجار الفردية والأنواع مما كان ممكنًا في السابق. كشف تحليل جون عن تباين غير موثق سابقًا في فينولوجيا الأوراق داخل وفيما بين أنواع الأشجار الاستوائية.

رقمنة مجموعات المعشبات

عينة رقمية من Acer palmatum (القيقب الياباني) من أعشاب جامعة فلوريدا.

تحتوي مجموعات المعشبة على كم هائل من المعلومات غير المستغلة إلى حد كبير عن سمات النبات. لجعل هذه المجموعات أكثر سهولة في متناول المجتمع العلمي لدراسة مشاكل مثل آثار تغير المناخ على علم الفينولوجيا ، يجب أن تكون العينات رقمية.

يتم تطوير خوارزميات الذكاء الاصطناعي لتفسير واستخراج المعلومات من هذه السجلات الرقمية ، ولكن العقبة الحرجة تتمثل في توافر مجموعات البيانات المشروحة بدقة لتدريب الخوارزميات. أحد الأساليب هو التعهيد الجماعي: الاستعانة بمساعدة العلماء المواطنين المتطوعين. بالطبع ، يعد تدريب هؤلاء المتطوعين أمرًا بالغ الأهمية أيضًا ، والقيام بذلك أثناء وباء COVID-19 يمثل تحديًا بشكل خاص.

كجزء من بحث أطروحتها ، قارنت طالبة الدكتوراه في علم الأحياء لورا برينسكيل دقة مجموعات البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة متطوعين تم تدريبهم شخصيًا مقابل أولئك الذين تم تدريبهم عبر الإنترنت. كانت مجموعتا المتطوعين جيدين بنفس القدر في تحديد ما إذا كانت عينات الأعشاب تشتمل على أزهار وأوراق مكشوفة وفاكهة. يوضح هذا أن المتطوعين عبر الإنترنت يمكن أن يلعبوا دورًا مهمًا في إنشاء مجموعات بيانات عالية الجودة للتحليلات القائمة على الذكاء الاصطناعي.

التنوع الدولي

“توجد العقول والأفكار الرائعة في جميع أنحاء الأرض ، وأفضل العلم يتعلم منها ويبني عليها ويشتمل عليها جميعًا.مارتا واين ، أستاذة ورئيسة

نقدم بعض العلماء الدوليين بقسم الأحياء لمشاركة وجهات نظرهم.

شويتا شهد، طالب دراسات عليا ، الهند
"لقد جعلتني التجربة الدولية المتنوعة شخصًا أكثر ثقة. بسبب هذا الانكشاف ، نمت كفرد إلى مستوى ألهمني الناس للمجيء إلى الولايات المتحدة من الهند ".

شاميندري تينكون ، طالب دراسات عليا ، سري لانكا
"لطالما شعرت بالترحيب في قسم الأحياء. لقد أتيحت لي الفرصة لاكتساب خبرات ميدانية واسعة ، وتطوير بحثي وتقديمه ، والعمل مع المتعاونين ، والمشاركة في العديد من أنشطة التطوير المهني ، والمشاركة في برامج التوعية وأنشطة التوجيه ".

دكتور. أندريا غونزاليس غونزاليس ، باحث ما بعد الدكتوراه ، المكسيك
"في UF ، لدي امتياز توجيه الطلاب الجامعيين ، وجميعهم مواطنون أمريكيون من خلفيات مختلفة. أعتقد أنهم استفادوا من التعرف على رحلتي الأكاديمية في المكسيك وهنا في الولايات المتحدة ".

دكتور. مايا سار ، باحث ما بعد الدكتوراه ، إسرائيل
"جئت إلى UF Biology لتعلم علم الأحياء الجزيئي بعمق واكتساب أدوات جديدة لمستقبلي المهني. تعد دراسة ظاهرة من وجهات نظر متعددة أمرًا مهمًا ، خاصة عند حل مشكلة معقدة ، مثل إدارة النمل ".

دكتور. ديفيد دوفي أستاذ مساعد ، إيرلندا
"تسهل تجربتي الدولية التعاون الوثيق ليس فقط مع أعضاء هيئة التدريس الآخرين في جامعة UF ، ولكن أيضًا مع شبكة من الباحثين في علم الأورام والسلاحف البحرية والحياة البرية ودقة علم الأورام على مستوى العالم. وهذا يسهل مشاريع البحث على نطاق واسع عبر الحدود ، ويعزز نطاقها وأهميتها ".

دكتور. هوا يان ، أستاذ مساعد ، الصين
أوضح الدكتور يان ، وهو يتأمل في انتقاله إلى UF ، "كان الاتساع الفكري للبحث في قسم الأحياء مثيرًا للإعجاب بالنسبة لي. اعتقدت أن هذه ستكون بيئة أكاديمية مثالية لدراسة الحشرات eusocial وإقامة علاقات تعاون ".

ظهر هذا الإصدار من SYMBIOSIS في الأصل في UF College of Liberal Arts and Sciences.


التكافل: ما & # 8217s في الاسم؟

في العالم الطبيعي ، لا توجد أنواع تعتبر جزيرة. كل كائن حي متورط في شبكة من الترابط مع الأنواع الأخرى. بالمعنى الواسع ، تعتمد جميع الكائنات الحية على التمثيل الغذائي للأنواع الأخرى لتوصيل العناصر الغذائية التي يحتاجونها في شكل يمكنهم استخدامها. بدون التمثيل الضوئي للغابات الكبيرة والشعاب المرجانية وأحواض الطحالب في العالم ، لن يكون هناك أكسجين للتنفس ولا كربوهيدرات وزيوت لتغذية بقيتنا. بدون الفطريات والبكتيريا في التربة والمحيط لتحلل الجثث ، لن يكون هناك ثاني أكسيد الكربون متاحًا لعملية التمثيل الضوئي (سيتم حبسها جميعًا في الخشب الميت). تعتمد جميع الكائنات الحية على الغذاء (سواء أكان كربوهيدرات أو ثاني أكسيد الكربون) ، ويتم إنتاج هذا الطعام من قبل أنواع أخرى على الطرف الآخر من الدورة. وهذه & # 8217s مجرد دورة الكربون ، واحدة من العديد من دورات المغذيات التي تسمح بالروعة التي نسميها الحياة على الأرض.

بالإضافة إلى هذا الاعتماد الواسع ، تعتمد كل الأنواع أيضًا (وتعاني من) تفاعلات مباشرة ومحددة مع الأنواع الأخرى في بيئتها. تعتمد البكتيريا التكافلية في أمعائك على توصيل الطعام بانتظام ، وتعتمد على تلك البكتيريا التي تكسر هذا الطعام. لا تستطيع الأبقار البقاء على قيد الحياة بدون الأعشاب التي تأكلها ، ولن تستمر الديدان الشريطية في لحوم البقر التكافلية بدون الأبقار التي تتطفل عليها (يمكن للأبقار الاستغناء عن الديدان الشريطية). صنف علماء الأحياء هذه التفاعلات البيولوجية المباشرة بناءً على & # 8220 تأثير اللياقة & # 8221 (التأثير على القدرة على التكاثر) على كلا النوعين.

& # 8220 التعايش: & # 8221 مصطلح زلق

ستلاحظ & # 8217ll أن المصطلح & # 8220symbiosis & # 8221 غير مدرج في الجدول أعلاه ، وذلك لأن التعايش لا يصف مجموعة محددة من تأثيرات اللياقة. دخل المصطلح & # 8220symbiosis & # 8221 في المفردات العامة ، حيث يُستخدم ليعني التفاعل مع التأثير الإيجابي على كلا النوعين ، وسيطلق علماء الأحياء # 8211 على هذه الأنواع من التفاعلات & # 8220mutualisms. & # 8221 من الناحية البيولوجية ، على الرغم من ذلك ، & # 8220symbiosis & # 8221 تعني مجرد العيش معًا في ارتباط وثيق. إذا كان هذا التعريف يبدو غامضًا بالنسبة لك ، فهذا لأنه كذلك. تسبب عتامة المصطلح في حدوث الكثير من الصداع بين علماء الأحياء الذين يدرسون التعايش. الكلمة & # 8220symbiosis & # 8221 صاغها في الأصل هاينريش أنتون دي باري (1831-1888) ، عالم النبات ، عالم الأحياء الدقيقة ، الجراح ، وعلم الفطريات (لأن هذا هو بالضبط كيف تدحرج الناس في 1800 & # 8217). تم تقديم التعريف الأصلي بالتالي ، باللغة الألمانية ، في كتابه & # 8220Die Erscheinung der Symbiose & # 8221:

& # 8220Die Erscheinung des Zusammenlebens ungleichnamiger Organismen & # 8221 & # 8211 Heinrich Anton de Bary

هاينريش انطون دي باري. المصدر: ويكيميديا

يُترجم هذا عادةً كـ & # 8220 العيش معًا لكائنات على عكس الكائنات الحية ، & # 8221 أو شيء من هذا القبيل. قام عالم النبات البارز بيتر رافين بترجمته كـ & # 8220 العيش معًا في ارتباط وثيق بين كائنين مختلفين أو أكثر & # 8221 في الكتاب المدرسي بيولوجيا النباتات، وأشار إلى أن التعايش & # 8220 يتضمن التطفل & # 8230 والمبادلة. & # 8221 العديد من التعريفات الأخرى تشمل التعايش & # 8211 التفاعلات حيث يستفيد أحد الشركاء بينما لا يتأثر الآخر. أكثر من ذلك يتضمن فكرة أن العلاقة يجب أن تكون & # 8220 حميمية & # 8221 (أيضًا غير محددة) أو & # 8220 ثابتة. & # 8221 من الناحية الفنية ، تشكل الدودة الشريطية علاقة تكافلية مع البقرة التي تطفل عليها & # 8211 فقط ليست علاقة متبادلة!

خذ مارغوليس

كانت لين مارغوليس رائدة في دراسة تطور التعايش. كانت أول عالمة حديثة تظهر أن الميتوكوندريا في خلايانا كانت ذات يوم بكتيريا تعيش بحرية غمرت وخُصِرت في خلايانا منذ مليارات السنين. كما أنها صاغت المصطلح & # 8220holobiont & # 8221 للإشارة إلى مجتمعات متماسكة من المتكافلين التكافليين الذين يعملون كوحدة إيكولوجية وتطورية واحدة.

لين مارغوليس. المصدر: ويكيميديا

في Margulis & # 8217 book & # 8220Acquiring Genomes & # 8221 (شارك في كتابتها مع ابن Carl Sagan & # 8217s ، Dorion Sagan) لاحظت أنها ترجمت تعريف de Bary & # 8217s كـ & # 8220 العيش معًا باسم مختلف الكائنات الحية. & # 8221 يعزز هذا التعريف & # 8220holobiont & # 8221 حجة & # 8211 الكائنات الحية & # 8220 سميت بشكل مختلف & # 8221 ولكن ليس بالضرورة منفصلة. مارغوليس يؤكد أن المصطلح ungleichnamiger يترجم كـ & # 8220 باسم مختلف & # 8221 بدلاً من & # 8220 على عكس. & # 8221 وبالفعل ، & # 8220gleichnamiger & # 8221 يترجم & # 8220 من نفس الاسم & # 8221 وفقًا لقاموس كولينز الألماني.

نقاش مستقطب

مفتونًا ، سألت صديقي العزيز بريان كلاوسماير ، وهو حاليًا في الدكتوراه. برنامج في الأدب الألماني في جامعة جونز هوبكنز ، لترجمة هذا التعريف القديم المزعج. مأخذه: & # 8220 ظهور الكائنات الحية (القطبية) المعاكسة في التعايش. & # 8221 بدلاً من & # 8220 مختلف المسمى & # 8221 أو & # 8220 على عكس ، & # 8221 بريان لاحظ أن المصطلح ungleichnamiger & # 8220 يستخدم أيضًا في الرياضيات وهو مصطلح تقني يصف تأثير الكهرباء فيما يتعلق بالشحنات القطبية. & # 8221

سواء أكان هذا التفسير & # 8220polarity & # 8221 يلتقط النية الأصلية لـ De Bary & # 8217s أم لا ، فقد وجدت أن ترجمة Bryan & # 8217s ثاقبة للغاية فيما يتعلق بالطبيعة الفعلية للعديد من العلاقات التكافلية المتبادلة ، بما في ذلك الأشنات التي كان دي باري يشير إليها في الأصل. غالبًا (ولكن ليس دائمًا) تعمل التبادلية بشكل جيد لأن الشركاء مختلفون تمامًا. عادة ما يكون التكافل المتبادل ناجحًا لأن كل شريك يقدم خدمة إلى الطاولة لا يمكن للشريك الآخر تقديمها بنفسه.

ضع في اعتبارك التبادل بين زهرة الكركديه والنحلة الملقحة. كل نوع هو نتاج متكامل لملايين السنين من التطور. تساعد حواس النحلة الطنانة وطيرانها في تكوين استراتيجية متماسكة لبقائها على قيد الحياة ، ويمكن قول الشيء نفسه عن قدرات التمثيل الضوئي والزهور المتطورة للكركديه. لا يمكن للنحل أن يتطور ليقوم بعملية التمثيل الضوئي وإنتاج طاقته وحبوب اللقاح والرحيق. وبالمثل ، فإن زهرة الكركديه لن تطور أبدًا الأجنحة والأعضاء الحسية اللازمة لإيصال حبوب اللقاح إلى زهرة أخرى. القيود الفسيولوجية لكونه نباتًا تجعله مستحيلًا ، وبالتالي يعتمد الكركديه على النحل والحشرات الأخرى في هذه الخدمة.

لا يمكن الوصول إلى هذه الخدمات بشكل متبادل ما لم يكن الشريكان من النوعين. الكركديه والنحلة ، بمعنى ما ، نكون على أقطاب متقابلة (لدورة المغذيات ، لواحد *) مثل الزوجين التطوريين الفرديين. وهنا يكمن مفتاح شراكتهما ، سواء تم اعتبارها تعايشًا أم لا.

ويلكنسون ، ديفيد م. & # 8220 في أغراض متقاطعة. & # 8221 طبيعة سجية 412.6846 (2001): 485-485. DOI

مارتن ، برادفورد د. ، وإرنست شواب. & # 8220 الاستخدام الحالي للتكافل والمصطلحات المرتبطة به & # 8221 المجلة الدولية للبيولوجيا 5.1 (2013). DOI

ساجان [مارغوليس] ، لين. & # 8220 على أصل الخلايا المخففة. & # 8221 مجلة علم الأحياء النظري 14.3 (1967): 225-IN6. DOI

مارجوليس ولين ودوريون ساجان. اكتساب الجينوم: نظرية أصول الأنواع. الكتب الأساسية ، 2008. رابط

* يمكن للمرء أن يجادل في أن الكركديه والنحلة هما أيضًا على أقطاب متقابلة من الفضاء التطوري و Morphospace ، والذي سأناقشه أكثر في منشور مستقبلي


شاهد الفيديو: درس الأحياء الأول ثانوي المناهج المطوره من صفحه - (أغسطس 2022).