Není dobré býti člověku samotnému. Totéž platí i pro ostatní živé bytosti. Způsoby soužití různých organismů se sinicemi či řasami studentům rozkrývá toto potvrzující bádání.

Soubory ke stažení (*.pdf)

Výchozí text

Na pojem symbióza můžeme v biologii nahlížet ze dvou úhlů. V užším (a mezi lidmi rozšířenějším) slova smyslu jde o biologickou interakci mezi dvěma (a více) organismy, která je pro obě strany výhodná a ve které jeden organismus (symbiont) obývá habitat zprostředkovávaný organismem druhým (hostitelem) V širším pojetí ovšem zahrnuje obecně různé vzájemné vztahy organismů, od komensalismu po mutualismus¹. Následující úloha se bude zabývat symbiózou z pohledu obou definic.

Systém Azolla–Trichormus

Mutualistický vztah (symbiózu „v běžném pojetí“) zde budou reprezentovat vodní kapradina Azolla z řádu Salviniales (hostitel) a sinice Trichormus azollae z řádu Nostocales (symbiont). Kapradina pro sinici představuje zdroj uhlíku, opačným směrem pak proudí dusík².

Azolla (viz obrázek 1) nabývá velikosti od 1-2,5 cm (A. pinnata) do 15 cm a více (A. nilotica). Má rozvětvený splývavý oddenek, ze kterého vyrůstají dvoulaločné listy. Ventrální (přední) lalok listu je částečně ponořen a neobsahuje fotosyntetická barviva, zatímco lalok dorzální (zadní) plove na hladině a obsahuje chlorofyl. Právě v dutině zadního laloku se usídluje sinice Trichormus azollae².

Tato sinice (viz obrázek 2) vytváří nevětvená vlákna, jenž obsahují tři typy buněk (vegetativní buňky, heterocyty a akinety). Heterocyty (h) jsou tlustostěnné buňky, které pomocí enzymu nitrogenáza fixují vzdušný biatomární dusík (N₂). Právě tato schopnost umožňuje sinicím vstupovat do velké řady symbiotických reakcí nejen s vyššími rostlinami, ale také s mechorosty – viz dále³. Akinety jsou klidové buňky, které slouží k přezimování, resp. obecně k přečkání nepříznivých podmínek⁴.

Fotosyntetické pigmenty kapradiny Azolla (chlorofyly a a b, karotenoidy) a sinice Trichormus (chlorofyl a, karotenoidy a fykobiliny) jsou komplementární a dohromady umožňují celému systému absorbovat větší spektrum slunečního záření². Zemědělská produkce je přímo závislá na zdrojích dusíku. Symbióza dvou zmíněných organismů má významnou roli v pěstování rýže (mj. ve střední Asii). Azolla se hojně využívá právě jako zdroj dusíku na rýžových polích. Toto využití je velmi efektivní, rýže a Azolla totiž mají podobné nároky na prostředí, a navíc si vzájemně nekonkurují – jelikož kapradina splývá na hladině, nenastává mezi ní a rýží kompetice o světlo a prostor⁵.

Vzhledem ke schopnosti fixace vzdušného dusíku dokáže systém Azolla-Trichormus přežívat i ve vodách chudých na dusík. Díky vysoké adaptabilitě se tak může dobře šířit i mimo svůj obvyklý areál. Invaze systému do nepůvodních oblastí pak mohou mít negativní dopad na tamější biodiverzitu a zdraví ostatních organismů⁶.

Lišejníky

Lišejníky (také lichenizované houby) jsou kompozitní organismy složené z houby (mykobiont) a řasy, resp. sinice (fotobiont). Symbiotické vztahy mezi oběma složkami nejsou tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát. Nejznámější interakcí je zřejmě mutualistický vztah, kdy fotobiont poskytuje organické látky a mykobiont vodu a látky anorganické. Mohou však existovat i přechody od mutualismu ke komenzalismu, ba dokonce až k parazitismu. V (polo)parazitickém vztahu může houba řasu poškozovat, až úplně umořit¹. Mykobiont nemusí mít vždy k dispozici pouze jednoho partnera – bylo prokázáno, že se houba může spojovat s více druhy fotobiontů a dokonce mezi nimi „přepínat“. Důvodem je adaptace na různé podmínky v daném ekosystému⁷.

Na stélce lišejníků rozlišujeme několik vrstev. Korová vrstva se nachází na svrchní (někdy i na spodní) straně a je tvořena buňkami pravidelného tvaru, které zde tvoří tkáň podobnou rostlinnému parenchymu. Poskytuje ochranu před poškozením a vysušením. V řasové vrstvě vznikají tzv. haustoria sloužící mj. k transportu látek a k propletení houbových vláken a buněk řas. Dřeňová vrstva je tvořena propletenými hyfami (vlákny mykobionta)⁴.

Morfologicky můžeme lišejníky dělit mj. podle způsobu přisedání k substrátu. Keříčkovité lišejníky jsou k substrátu přisedlé pouze úzkou částí na bázi stélky a rostou zpravidla do výšky (např. pukléřka islandská – Cetraria islandica). Lupenitá stélka je plochá a přirůstá na jednom či jen několika místech (např. hávnatka psí – Peltigera canina). Korovité lišejníky jsou k substrátu přirostlé celou spodní stranou (např. mapovník zeměpisný – Rhizocarpon geographicum)⁴. Jednotlivé typy stélek jsou zobrazeny na obrázcích 3 až 5.

Lišejníky obývají velmi specifické substráty – je možné je nalézt například na kamenech či borce stromů, mohou však růst i na skle nebo kovu. Jejich hlavní ekologický význam je půdotvorná činnost na extrémních stanovištích⁴.

Seznam literatury

1. BEGON M., HARPER J. L., TOWNSEND C. R. 2006. Ecology – From Individuals to Ecosystems. 4th edition. Blackwell Publishing Ltd. Malton. 738 pp.
2. PABBY A., PRASANA R., SINGH P. K. 2003. Azolla-Anabaena Symbiosis – From Traditional Agriculture to Biotechnology. Indian Journal of Biotechnology. 1:26-37.
3. ADAMS D. G., DUGGAN P. S. 2009. Cyanobacteria-bryophyte symbioses. Journal of Experimental Botany. 59(5):1047-58.
4. KALINA T., VÁŇA J. 2010. Sinice, řasy, houby, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. Nakladatelství Karolinum, Univerzita Karlova, Praha. 606 pp.
5. WAGNER G. M. 1997. Azolla: A Review of Its Biology and Utilization. The Botanical Review. 63(1):1-26.
6. MCCONNACHIE A. J., HILL M. P. 2005. Biological Control of Red Water Fern in South Africa. Water Research Commission. 108 pp.
7. PEKSA O., ŠKALOUD P. 2011. Do photobionts influence the ecology of lichens? A case study of environmental preferences in symbiotic green alga Asterochloris (Trebouxiophyceae). Molecular Ecology. 20:3936-48.

Seznam obrázků

1. Azolla sp. (autor: P. Březina)
2. Trichormus azollae (zdroj: http://www.dr-ralf-wagner.de/)
3. Pukléřka islandská, příklad keříčkovité stélky (zdroj: http://www.bylinnalekarna.cz)
4. Hávnatka psí, příklad lupenité stélky (zdroj: Wikimedia Commons, Anneli Salo)
5. Mapovník zeměpisný, příklad korovité stélky (zdroj: Wikimedia Commons, Tigerente)