土壤微生物之间的协同进化关系

土壤中微生物的种类很多,有细菌、真菌、放线菌、藻类和原生动物等,数量也很大。在土壤形成发展的历史长河中,作为其居民的土壤微生物为了适应不断进化的土壤环境而不至流离失所,也会发生同环境相适应的进化。

生物个体的进化过程是在其所处环境的选择压力下进行的,而环境不仅包括非生物因素也包括其他生物。因此一个物种的进化必然会改变作用于其他生物的选择压力,进而引起其他生物也发生变化,这些变化又反过来引起相关物种的进一步变化,在很多情况下两个或更多的物种单独进化常常会相互影响形成一个相互作用的协同适应系统。

生物之间的协同进化就是指两个相互作用的物种在进化过程中发展的相互适应的共同进化。协同进化的现象在自然界是普遍存在的。共栖、共生等现象都是生物通过协同进化而达到的互相适应。

土壤微生物间的协同进化关系最为典型的例子就是地衣,它是真菌和苔藓植物的共生体,地衣靠真菌的菌丝吸收养料,靠苔藓植物的光合作用制造有机物。当环境条件仅有利于两者中的任何一方生长时,均不能合成地衣体,而且已建成的地衣也会发生不同程度的解体。因此可以看出地衣体并非真菌与藻类的简单加和,而是它们经过长期的相互作用演化而成的一种既不同于真菌又不同于藻类的生物,是真菌与藻类协同进化的产物。地衣物质的生物学作用主要有以下几个:抵抗多种微生物(尤其格兰氏阳性菌及各种真菌)的侵染;抑制与其争夺生存环境的植物种子或孢子的萌发、生长与发育;对取食它们的动物产生毒害作用。所有这些都是地衣为了适应其恶劣生境在漫长的进化过程中产生的 。

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土壤中微生物间的协同进化关系对于土壤生态系统来讲具有重大的生态意义:(1)维持土壤生态系统的稳定性。土壤微生物间的协同进化关系是在土壤环境的选择压力下形成的,是众多微生物为合理共享生存资源而做出的生态习性及生理结构的调整。总的来讲,这是一种和谐的相处模式,协同进化的结果驱使整个土壤生态系统良性发展,趋于稳定。(2)促进生物多样性的增加。土壤微生物在协同进化的过程中,由于生态位的重合和生存资源竞争的加剧,必然会进化出一些性状不同的同种微生物,从而实现生态位分离,减少竞争。(3)基因组进化方面的意义。生物多样性的增加从分子遗传学角度来讲为基因组进化提供了基础。土壤微生物在协同进化过程中会发展出性状不同的新物种以更好地适应变化的环境,这些突然出现的不太稳定的新性状基因会随着进化的深入逐渐稳定下来,成为土壤微生物基因组系统中的固定组分,从而促进基因组进化。

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