Doğadaki canlılar arasında çeşitli etkileşim türleri mevcuttur. Bu etkileşimlerde, ilişki içerisinde olan tüm canlıların fayda sağlayabileceği gibi canlılardan birisinin yarar, diğerinin zarar gördüğü birliktelikler olmaktadır. Tüm bu ilişkilerin genel adına birlikte (simbiyoz) yaşam denilmektedir. Birlikte yaşam tek taraflı birliktelik (kommensalizm), karşılıklı fayda birlikteliği (mutualizm) ve asalaklık (parazitizm) olmak üzere üç farklı grupta incelenmektedir. Bu çalışmada mutualizm kavramı ayrıntılı şekilde ele alınmıştır.[1]

Karşılıklı simbiyotik ilişkiler, her iki organizmanın da hayatta kalmak için birbirine ihtiyaç duyduğu noktaya kadar uzanabilir. (Likenler)

Mutualizm Nedir?

Mutualizm, farklı türlerden iki organizmanın, her iki tarafa da yarar sağlayacak şekilde karşılıklı yardımlaşmasına dayalı olan bir ortak yaşam biçimidir. Bununla birlikte mutualizm, organizmaların hâlâ birbirlerinden bağımsız varlıklar olarak, ilişkili bireyler olduğunu varsaymaktadır. Mutualizm terimi ilk olarak Pierre-Joseph van Beneden tarafından 1876 tarihli “Animal Parasites and Messmates” adlı kitabında tanıtılmıştır.[2]

Mutualizm, ekolojide önemli bir rol oynamaktadır. Örneğin, kara bitkilerinin %48’inden fazlası, mantarların onlara inorganik bileşikler ve eser elementler sağlaması nedeniyle mantarlar ile mikorizal ilişki bulundurmaktadır. Göründüğü gibi karşılıklı etkileşimler karasal ekosistem işlevi için hayati öneme sahiptir. Başka bir örnek olarak, hayvanlarla tohum dağılımında karşılıklı mutualizm içeren tropikal orman ağaçlarının oranı tahmini olarak %70-90 arasında değişmektedir.[3] Buna rağmen mutualizm, tarihsel olarak yırtıcılık ve asalaklık gibi diğer etkileşimlerden daha az ilgi görmektedir[4]

Mutualizm Çeşitleri

Kaynak-Kaynak İlişkileri:

Karşılıklı ilişkiler, bitki kökleri ve mantarlar arasındaki mikorizal ilişkilerde bir “biyolojik takas”[5] çeşidi olarak düşünülebilir. Bitki öncelikle fosfat ve azotlu bileşikler karşılığında mantara karbonhidrat sağlar. Baklagiller (Fabaceae familyası) için karbonhidratlar karşılığında nitrojen sentezleyen rizobiyum ​​bakterilerinin ilişkisi de buna örnektir.[6] Rizobiyum, nitrojeni bağlayan gram negatif bir toprak bakterisi türüdür. Bitki köklerinde nodüller şeklinde kolonize olurlar. Bu nodüllerde havadaki nitrojen amonyağa dönüştürülerek bitki tarafından organik bileşikler sentezlenir ve bunun karşılığında bitki, bakteriye fotosentezden elde ettiği organik bileşikleri sağlar. Bu durum tüm rizobiyum bakterileri için geçerlidir.[7]

Hizmet-Kaynak İlişkileri:

En yaygın ilişki türüdür. Üç önemli alt gruba ayrılır. Bunlar; tozlaşma, ortak yaşam temizliği ve zookoridir.

Tozlaşma; bir bitkinin, polen yayılması hizmeti için nektar veya polen formundaki gıda kaynaklarını dağıtmasıdır. Pek çok bitki, çiçek tozlarının aktarılmasında hayvanları kullanır. Bu hayvanların başında da arılar gelmektedir.

Ortak yaşam temizliğine, fagofillerin ektoparazitler (kaynak) üzerinde beslenmesi örnektir. Bu durumda kaynak için haşere önleyici hizmeti sağlanmış olur. Gobi cinsi Elacatinus ve Gobiosoma’nın da kaynaklarının ektoparazitlerini temizleyerek beslenmesi örnektir.[8] Sığır kuşları ve otlatan hayvanlar arasında da bu ilişki görülmektedir. Sığır kuşları, otlatan hayvanların üstünde bulunan ve enfeksiyona sebep olan böceklerle (kene, bit, pire,…) beslenir, buna karşılık otlatan hayvanlar enfeksiyonlara karşı korunur.

Zookori, bitki tohumlarının hayvanlar tarafından dağıtılmasıdır. Bu durum, bitkinin tohumları dağıtan (hizmet) hayvanlar için besin kaynakları (örneğin etli meyve, tohum bolluğu) ürettiğinden tozlaşmaya benzemektedir. Kirazların ve tüketilebilir diğer meyvelerin içindeki tohumların çoğunlukla hayvan dışkısıyla yayılabilmesi bu duruma örnektir. Şekilde zookori ile yayılabilen bazı “Cerrado Meyveleri“nden örnekler verilmiştir.[9]

A)Matayba guianensis içeren kapsül B)Eugenia dysenterica C)Byrsonima umbellata D)Manihot violacea E)Desmodium sp. F)Asteraceae

Hizmet-Hizmet İlişkileri:

Pomacentridae familyasındaki deniz anemonları ile anemon balığı arasındaki ilişki örnek gösterilebilir. Anemonlar; anemon balığına, anemonun dokunaçlarının sokmalarına tahammül edemeyen avcılara karşı koruma sağlar. Buna karşılık anemon balığı, anemonları kelebek balığına (Chaetodontidae familyası) karşı korur. Anemon balığı-anemon mutualizminde, balıktan gelen atık amonyağın anemonun dokunaçlarında bulunan simbiyotik algleri beslemesi örneği de hizmet-hizmet mutualizmi gibi görünen ilişkinin aslında bir hizmet-kaynak bileşeni olduğunu gösterir.[10] Geleneksel tarımda, bazı bitkilerin birbirlerine barınak, toprak verimliliği ve doğal haşere kontrolü sağlaması da bu duruma örnek gösterilebilir.

Matematiksel Modelleme:

Mutualizmin matematiksel işlemleri, genel olarak avcı-av, tüketici-kaynak, etkileşimlerinkinin gerisinde kalmıştır. Mutualizm modellerinde, “tip I” ve “tip II” fonksiyonel terimleri, sırasıyla tür 2’nin yoğunluğu (x ekseni) üzerinde tür 1’e (y ekseni) sağlanan fayda arasındaki doğrusal ilişkilere karşılık gelir.

Tip I İşlevsel Yanıt: Tür etkileşimlerini modellemek için en basit modellerden biri “Lotka-Volterra Denklemleri“dir. Bu modelde, iki mutualistin nüfus yoğunluğundaki değişimi şu şekilde ölçülür:

Ni: Nüfus yoğunlukları
ri
: Nüfusun içsel büyüme hızı
αii: Tür içi kalabalıklaşmanın olumsuz etkisi.

Mutualizm, lojistik büyüme denklemi ve karşılıklı etkileşimin toplamıdır. Karşılıklı etkileşim terimi, daha fazla sayıda türün varlığının bir sonucu olarak “tür-1″in nüfus artışındaki artışını temsil eder (bunun tersi de geçerlidir). Karşılıklı terim her zaman pozitiftir. Bu nedenle basit modelde olduğu gibi gerçekçi olmayan sınırsız büyümeye yol açabilir. Oluşabilecek bir problemi önlemek için bir doygunluk mekanizmasının dahil edilmesi önemlidir.[11]

Tip II Fonksiyonel Yanıt: 1989’da David Hamilton Wright, karşılıklı bir ilişkiyi temsil etmek için yeni bir terim olan βM / K’ yi ekleyerek Lotka-Volterra denklemlerini değiştirdi.[12] Wright ayrıca doygunluk kavramını da değerlendirdi ve daha yüksek yoğunluklarda, karşılıklı nüfusun daha fazla artmasının faydalarının azaldığını açıkladı. Doygunluk olmadan türlerin yoğunlukları sonsuza kadar artacaktır. Çevresel kısıtlamalar ve taşıma kapasitesi nedeniyle bu mümkün olmadığından, doygunluğu içeren bir model daha doğru olacaktır. Wright’ın matematiksel teorisi, kullanım süresinin getirdiği sınırlamalar nedeniyle mutualizmin faydalarının doygun hâle geldiği basit bir tür mutualizm modeline dayanmaktadır.

Wright, taşıma süresini, ilk etkileşimden yeni gıda maddeleri aramasının başlangıcına kadar bir gıda maddesini işlemek için gereken süre olarak tanımlar ve gıdanın işlenmesiyle yiyecek aramanın birbirini dışladığını varsayar. Yiyecek arama davranışı sergileyen mutualistler, taşıma süresi kısıtlamalarına maruz kalır. Mutualizm ortak yaşamla ilişkilendirilebilir.

Tip II işlevsel yanıtı ve mutualizmini içeren denklem şudur:

N ve M: İki mutualist canlının yoğunlukları
r: İçsel N artış hızı
c: Negatif tür içi etkileşimi ölçen katsayı. Bu, lojistik denklemdeki taşıma kapasitesinin, 1 / K, N’nin tersine eşdeğerdir.
a: Anlık keşif oranı
b: M ile karşılaşmaları yeni N birimlerine dönüştürme katsayısı

Bu model, varoluşları sırasında çeşitli türlerle karşılaşan ve serbest yaşayan türlere uygulanır. Wright, mutualizmin matematiksel modellerinin niteliksel olarak benzer olma eğiliminde olduğunu, bu durumun öne çıkan izoklinlerin genellikle pozitif bir azalan eğime ve büyük ölçüde benzer izoklin diyagramlarına sahip olduğundan dolayı olduğunu belirtir. Karşılıklı etkileşimler en iyi şekilde pozitif eğimli izoklinler olarak görselleştirilir; bu durum, mutualizme verilen faydaların doygunluğunun veya dış faktörlerin getirdiği kısıtlamaların azalan bir eğime katkıda bulunması gerçeğiyle açıklanabilir.

İnsanlarda Mutualizm:

Mutualistik Bakteriler: Birçok ökaryotta geçerli olduğu gibi insan sağlığı da mutualistik prokaryotlara bağlıdır. Örneğin bağırsaklarımızda 500-1000 bakteri türü bulunmaktadır ve sayıları, tüm vücudumuzda bulunan hücre sayısının on katıdır. Bağırsağımızın farklı yerlerinde farklı bakteri türleri bulunur ve farklı besinleri işleme yeteneğine sahiptirler. Bakteriden gelen uyarılar, bağırsakta besini absorbe eden bağırsak damar ağının genlerini etkinleştirmektedir. Bu durum hem bakterinin hem de konakçısı olan insanın fayda görmesini sağlar.[13]

Baş biti istilası da mutualizme örnektir. Baş bitleri, vücut biti kaynaklı ölümcül hastalık tehdidini azaltmaya yardımcı olan bir bağışıklık tepkisini teşvik ederek insanlar için fayda sağlamaktadır. Bunun dışında insanlar, evcil hayvanlar ve bitkiler arasındaki bazı ilişkiler; farklı derecelerde mutualizm sayılmaktadır. Örneğin, mısırın tarımsal çeşitleri insanlar için besin kaynağıdır. Mısır ise insan müdahalesi olmadan; yapraklı kılıfları açılmadığından tohum başı, tohumları doğal olarak dağıtmak için parçalanamaz ve mısır üreyemez.


Kaynakça: