动植物共生系统:能量流、物质流、信息流的协同运作
本文总结了动植物体的生物共生系统,包括基于共调控的能量流生物共生系统、基于共营养的物质流生物共生系统和基于共调控机制的信息流生物共生系统。这些系统通过组织器官的协作和调节,实现了营养物质的吸收、代谢、存储和利用,以及遗传信息流、发育信息流、免疫信息流和行为信息流的传递和调控。
基于共调控的能量流生物共生系统: 营养物质的获取、分解、能量转换、储存和利用均由特定的器官执行,比如植物的叶片、根和果实,动物的取食器官、消化系统、呼吸系统和循环系统和脂肪组织等,它们要么捕获能量,合成、运输、储存和分解储能有机物,是能量代谢网络的主要器件,为其它组织器官供能,协调整个机体的蓄能和耗能活动。
基于共营养的物质流生物共生系统: 与能量流类似,营养物质在特定的组织器官摄取、分解以后,通过高效的运输系统如植物根茎的输导组织和叶片的气孔、动物的消化系统、血液循环系统和排泄系统等,实现营养物质的全域输送、分配和废弃物的快速外排,形成纵横交错的物质代谢网络,实现全网共享关键营养分子或者代谢产物如氧气、葡萄糖、氨基酸和铁离子等。
基于共调控机制的信息流生物共生系统:
- 遗传信息流: 植物动物体的遗传信息流主要来自于亲代,成为垂直信息流,通过双亲的配子细胞获得差异的遗传信息; 还有一种水平信息流,即来自于其它生物类群,比如病毒对植物和动物细胞遗传信息的改变; 二者交错,形成遗传信息网络,决定后代的生存、适应和进化。
- 发育信息流: 在遗传信息流的控制之下,依靠动植物体特定细胞合成的各种激素分字、分泌、运输和信号传导,调节相关基因表达,诱导细胞分化、组织发生和器官建成。尽管植物体与动物体有不一样的激素分子,但是作用机制有类似之处。
- 免疫信息流: 动植物从幼体到成体均生活于复杂的环境当中。其中的微生物及其分子或者片段作为信号分子,与动植物细胞上的受体结合,激活天然免疫信号途径,从而划清病原微生物与宿主动植物之间的相处边界,确保动植物体的生存和繁衍。突破了先天免疫防线的微生物细胞,会导致宿主动植物产生更为强烈的免疫反应,比如植物细胞的效应物诱导的免疫反应以及动物细胞的体液免疫、细胞免疫和抗体免疫等获得性免疫反应,产生特异性杀伤分子如抗体等,杀灭入或者限制侵微生物。
- 行为信息流: 即高等动物体依靠大脑、神经和各种感觉系统,收集自身和环境信息,快速处理和加工这些信息,然后有大脑做出决策,指导自身的行为和行动,逐渐形成了动物意识。对于植物体而言,其信息网络由遗传信息流、发育信息流和免疫信息流的叠加; 对于动物体,则还要再增加一个行为信息流。
总之,动植物体是能量流、物质流和信息流有机融合的生物共生系统。
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