共生是指兩種不同生物之間所形成的緊密互利關(guān)系。動物、植物、
菌類以及三者中任意兩者之間都存在“共生”。在共生關(guān)系中，一方為另一方提供有利于生存的幫助，同時也獲得對方的幫助。
Joe Stancampiano攝影/National Geographic/
Getty Images供圖小丑魚和?？g存在互利的共生關(guān)系
有的共生生物緊密纏繞在一起，讓人們很難將二者區(qū)分開來。在植物和動物共生的例子中，我們往往很難判斷這些生物究竟是植物，還是動物。
共生生物可不是一起生活、一起工作、和諧共處的卡通角色。大部分共生生物并不知道自己正在幫助另一種生物，它們只是選擇了對自身最有利的生存方式，這是物種自然選擇的本能行為。
人類其實也是共生生物。沒有共生現(xiàn)象，地球上可能就不會存在生命。也許正是共生關(guān)系推動了多細胞生物的進化。有的科學家認為整個
地球就是個巨大的共生有機體。但共生關(guān)系有時看起來很奇怪。在本文中，我們將和您一起探討這種奇怪的現(xiàn)象（也許您會發(fā)現(xiàn)其實它們并不那么奇怪）。
究竟是植物還是動物？鞭毛蟲（acoel flatworm）是最奇特的共生生物之一。鞭毛蟲生活在海岸地區(qū)，它們本身是透明的，但體內(nèi)生長著一種富含葉綠素、可進行光合作用的扁藻（platymonas algae），因此它們的身體通常呈綠色，看起來就像大片的海草。
鞭毛蟲沒有消化道，甚至連嘴巴都沒有。扁藻會透過鞭毛蟲透明的表膜吸收陽光，通過光合作用為鞭毛蟲合成食物。扁藻還會循環(huán)利用鞭毛蟲的排泄物，一輩子都生長在鞭毛蟲體內(nèi)。
共生的傳統(tǒng)定義是兩種密切接觸的不同生物之間形成的互利關(guān)系。大多數(shù)生物學家仍然認同這一定義。然而，有些生物學家認為凡是發(fā)生頻繁密切接觸的不同物種間的關(guān)系都屬于共生關(guān)系，不管其中哪方受益。這其中包括偏利共生（commensalism）和寄生（parasitism）。前者指一方獲益而另一方不受影響的共生關(guān)系；后者指一方獲益而另一方受到損害的共生關(guān)系。本文中，我們將著重介紹互利的共生關(guān)系。
Natphotos攝影/Digital Vision/
Getty Images供圖黃嘴牛椋鳥以非洲水牛身上的寄生蟲為食，但它們本身也是寄生生物，會啄食水牛傷口處的結(jié)痂，不讓它們的傷口愈合。
共生的形式有許多種。有的共生生物需要借助共生關(guān)系來維系生命，這屬于專性共生（obligate symbiosis）。有的共生關(guān)系只是提高了共生生物的生存幾率，但并不是必須的，這叫做兼性共生（facultative symbiosis）。共生關(guān)系有時是不對稱的，在共生關(guān)系中很可能出現(xiàn)一種生物是專性共生而另一種生物是兼性共生的現(xiàn)象。
傳統(tǒng)定義中的“密切接觸”也值得仔細推敲。大多數(shù)情況下，這種關(guān)系很簡單——一個生物直接長在另一生物之上或另一生物體內(nèi)。但生物學家認為兩種生物如果存在某種生物化學關(guān)系，比如產(chǎn)生并分享酶、
蛋白質(zhì)、氣體或其他化合物，那么它們也可以被視為共生生物。
共生還分為內(nèi)共生（endosymbiotes）和外共生（ectosymbiotes）。內(nèi)共生是指一種生物長在另一生物體內(nèi)，生物學家所說的“體內(nèi)”是指生物體的
細胞之間或身體組織里面（比如鞭毛蟲的例子）。外共生是指一種生物長在另一種生物之外。（注意，某種生物長在另一種生物的消化道內(nèi)應(yīng)該屬于外共生，因為這種情況顯然不符合生物學家對于內(nèi)共生的定義。）
真菌和樹木息息相關(guān)
Rich Reid攝影/National Geographic/
Getty Images供圖帶有角錐狀鱗片的真菌尖鱗環(huán)銹傘（Pholiota spuarrosoides）
植物和真菌是完全不同的兩種生物。然而，它們的生命卻緊密交織在一起——目前地球上大約90%的植物都有專門的真菌“伙伴”來為它們提供生存所需的養(yǎng)料 。我們所說的真菌實際上指的是菌根。許多不同種類的菌根與樹木或其他植物形成了緊密的共生關(guān)系，它們從土壤深處吸收養(yǎng)料，然后將養(yǎng)料提供給樹木以換取樹木通過光合作用合成的部分能量（以糖的形式）。樹根部生長的蘑菇和毒菌其實就是巨大的地下真菌網(wǎng)絡(luò)的繁殖器官，植物通常利用它們更有效地獲取養(yǎng)料。
進化本身是不可思議的。生物的適應(yīng)現(xiàn)象多種多樣，有時這種現(xiàn)象似乎有違邏輯，生物共生現(xiàn)象尤其如此。兩種不同生物的特性怎么會進化到可以配合得天衣無縫呢？事實上，許多對進化持懷疑態(tài)度的人認為共生就是駁斥自然進化的有力“證據(jù)”。
Joe Stancampiano攝影/National Geographic/
Getty Images供圖生長在印度洋科科斯群島（Cocos Islands）的蝠鲼與鮣魚
自然選擇是解釋共生生物進化過程的關(guān)鍵。在某生物種群中，有些個體具有比其他個體更利于生存繁衍的共生特征，它們更有可能將這種特征傳給后代，而其他不具有這種有利特征的個體則很有可能在進行繁殖之前死去。這樣經(jīng)過一代又一代的傳遞，有利于生存的優(yōu)越特征會在該種群中表現(xiàn)得越來越明顯。
決定共生特征能否得以傳承的關(guān)鍵因素是種群壓力——種群壓力是指對某種群的個體來說比較艱難的生存環(huán)境。在進化的過程中，生物的共生特性和它們的逃脫天敵以及捕獲獵物特性同樣重要。
許多共生關(guān)系最開始也許只是兼性共生，在經(jīng)歷了長期進化之后，這些生物會變得越來越依賴共生關(guān)系，因為共生特征在優(yōu)勝劣汰的自然選擇中具有優(yōu)勢。最終，共生雙方將完全依靠共生關(guān)系獲取食物、居所、酶等生存資料。
生物共生關(guān)系就好像是生物進化的“工具箱”。比如，樹木需要土壤深處的養(yǎng)分，為此它們會進化出有利于吸收養(yǎng)分的根系——事實上，許多樹木都有發(fā)達的根系。但是，這種進化需要漫長的時間（通常需要上萬年甚至更長的時間），而且有些樹木可能無法完成這樣的進化。而土壤中的真菌恰好具有從土壤深處汲取養(yǎng)分的能力。當樹木與真菌比鄰而生時，就會彼此形成共生關(guān)系，因為樹木進化成與真菌共生的生物顯然要比樹木的單獨進化快得多。
有的生物學家提出了一個叫做“共生起源（symbiogenesis）”的理論，這一理論已經(jīng)被普遍接受。該理論認為共生是地球上復雜生物起源的關(guān)鍵。在物種的進化過程中，日益多樣的微生物逐漸形成了一系列共生關(guān)系，不同的微生物在共生關(guān)系中發(fā)揮不同的作用，以維持生存。這些共生關(guān)系逐漸發(fā)展成一個關(guān)系緊密的互利網(wǎng)絡(luò)，每種微生物都好像是機器上的一個齒輪。最終，它們進化成了帶有一層保護膜的整體，也就是我們說的細胞，而其中的微生物都成了細胞的一部分：線粒體（mitochondria）、細胞核（nuclei）和核糖體（ribosomes）。
昆蟲、蝙蝠、鳥和鮮花
Pink/
Getty Images 供圖佛得角食蜜鳥
許多植物要依靠動物來幫它們傳播花粉。這些植物會開出艷麗芬芳的花朵來吸引傳播花粉的動物。在共生關(guān)系中，花朵會為昆蟲、蝙蝠和鳥類提供甘甜且富有能量的營養(yǎng)物質(zhì)。當傳播花粉的昆蟲、蝙蝠和鳥類采完一朵花的花蜜后，它們會飛到另一朵花上繼續(xù)采蜜，與此同時它們也把花粉帶到了另一朵花上，從而完成授粉的任務(wù)。有的動物還進化出了非常特殊的特征，如形狀奇特的喙，以便更高效地吸食花蜜?；ǘ湟矔M化成特別的形狀，只讓某一種動物來吸食它們的花蜜。這樣一來，每種植物都有了專屬于自己的授粉者。
人類也是共生生物嗎？當然是。
人的消化道里有無數(shù)的細菌和其他微生物。事實上，人的排泄物主要由細菌組成。這些細菌具有多種功能，但其首要職責是分解
消化道內(nèi)的物質(zhì)，如果沒有它們，人的消化道就無法完成這一任務(wù)。比如，大量未經(jīng)消化的碳水化合物進入腸道，腸道中的細菌能把它們分解成可以吸收和轉(zhuǎn)化的各種酸性物質(zhì)。就這樣，人體利用細菌消化，從食物中獲取更多的營養(yǎng)和熱量，而消化道(腸道)的細菌則通過人體獲得穩(wěn)定的食物供應(yīng)。然而，如果服用抗生素，人體消化道內(nèi)的大量共生細菌就會被殺死，從而導致消化能力降低[資料來源：
格拉斯哥大學]。而要恢復原來的消化能力，則要等到腸道內(nèi)的共生細菌重新繁殖起來。
食物短缺的人們需要充分利用食物中的能量，有助消化的腸道細菌對他們大有益處。然而，科學家們一直在研究腸道中的細菌和西方國家普遍的肥胖問題是否存在關(guān)聯(lián)。研究者通過試驗發(fā)現(xiàn)，在沒有腸道細菌的無菌環(huán)境中，小白鼠即使吃了高能量高脂肪的食物還是十分瘦弱 。如此看來，利用人類與腸道細菌之間的共生關(guān)系，科學家們也許真能研制出減肥良藥。
人體腸道內(nèi)的細菌十分復雜，我們至今仍無法完全弄清它們對人體到底有哪些益處。有的科學家認為它們可以刺激我們的免疫系統(tǒng)，讓人體產(chǎn)生抵抗有害微生物的抗體。事實上，這些腸道細菌如果由消化道進入血管，也會對人體產(chǎn)生極大的危害。但在腸道內(nèi)，它們則可以壓制那些進入人體腸道并對人體造成危害的微生物。
外星共生異種在《蜘蛛俠》系列影片中，一種外來的共生異種一再騷擾地球上的人類，還給蜘蛛俠造成了很大的麻煩。這種生物在第一次遇到蜘蛛俠時，就附著在他身上——蜘蛛俠原以為那只是一套由外星材料制成的黑色緊身衣，結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)它是一種有生命的外星共生物。這種生物后來轉(zhuǎn)移到精神錯亂的記者埃迪•布洛克（Eddie Brock）身上，二者最終融為一體，變成了怪物“毒液（Venom）”。后來，這種無性繁殖生物的第一個后代又與一個連環(huán)殺手結(jié)合，變成了可怕的殺人魔王“屠殺（Carnage）”。
人們最終發(fā)現(xiàn)這是一種寄生生物，它們?nèi)肭炙行乔颍c遇到的生命體結(jié)合，并將其毀滅。它們在銀河系的各星球之間遷徙，消滅了上萬個物種。蜘蛛俠遇到的瘋狂異種正是這種寄生種群遺棄的個體。
蟻棲樹與阿茲特克蟻
蟻棲樹的樹干中空，樹干內(nèi)分泌一種含糖的物質(zhì)，可作為螞蟻的養(yǎng)料。蟻棲樹的樹干內(nèi)居住著上百萬阿茲特克蟻，它們在樹洞里筑巢，并以樹干內(nèi)的分泌物為食。由于蟻棲樹的樹干中空，所以支撐不了多大重量，附著其上的藤蔓植物就有可能把它們壓垮。而阿茲特克蟻會為蟻棲樹巡邏，啃掉入侵的攀緣植物。
Norbert Wu攝影/Science Faction/
Getty Images 供圖阿茲特克蟻會保護它們賴以生存的蟻棲樹
清潔魚
清潔魚有很多種，它們會幫助其他魚類清理身上或口中的細菌和真菌。舟鰤、清潔工隆頭魚和加州尖隆頭魚均以其他魚類身上的寄生生物為食。如果沒有這些清潔魚，其他魚類就會受到寄生蟲的困擾。因此，當清潔魚靠近時，其他魚類一般不會采取任何攻擊行動，這讓清潔魚可以放心完成清潔工作。此外，其他魚類有時還會主動去找清潔魚來幫助自己清除細菌。
除了魚之外，其他生物也有類似的共生關(guān)系。白鷺、黃嘴牛椋鳥、鸻鳥和棕頭牛鸝常常飛到其他動物身上，以這些動物身上的昆蟲、扁虱和其他寄生蟲為食。鸻鳥喜歡跳到在曬太陽的鱷魚嘴里，啄食它們口中的水蛭。很多清潔鳥類還會啄食斑馬、野牛、疣豬和家畜身上的
寄生蟲，讓它們不受寄生蟲的侵害。在危險來臨時，它們還會向宿主發(fā)出警報。
食蜜鳥
食蜜鳥是一種喜歡吃蜂蠟與蜜蜂幼蟲的鳥類。但是它們身形嬌小，沒有力氣啄開蜂巢。因此，它們必須依靠某些哺乳動物（比如人類或者蜜獾）來幫它們打開蜂巢。這種食蜜鳥一般會在那些喜食蜂蜜的動物周圍不斷跳躍，把它們吸引到蜂巢附近。當這些動物將蜂巢打開吸食蜂蜜時，食蜜鳥就可以吃到其中的蜂蠟和蜜蜂幼蟲。
根瘤菌
植物的生長需要氮，氮是一種非常重要的營養(yǎng)元素。然而，植物體本身不能從空氣中獲取氮元素。生長在肥沃土地上的植物雖然可以從地下的土壤中獲取氮，但土壤中的氮很容易耗盡。有些植物為了獲取氮，會與有能力從空氣中汲取氮(或固氮)的物種結(jié)成共生關(guān)系，比如馬鈴薯和花生等豆科作物與根瘤菌之間的共生關(guān)系（后者長在豆科作物根部的節(jié)瘤處）。豆科作物為根瘤菌提供必要的能量，讓它破壞無機氮的化學鍵；作為回報，根瘤菌會為豆科作物提供有機氮，并增加周圍土壤的肥力。
蓋亞理論（Gaia Theory）蓋亞（Gaia）是古希臘神話中的大地之母。20世紀70年代興起的“蓋亞理論”認為地球本身是一個有機體，它與各種生命形式形成共生關(guān)系。這一理論解釋了為什么地球上的環(huán)境相對穩(wěn)定，能讓各種生物繁衍生息。雖然在不同地區(qū)和不同時期，地球的溫度、大氣組成、食物供應(yīng)會有差異，但基本上都是在某個固定的中間值附近波動。多數(shù)人認為生命最本質(zhì)的特征之一是具有復制能力。有些“蓋亞理論”的支持者認為，地球同樣具有復制能力。如今，人類已經(jīng)可以飛離地球，再過幾十年，人類也許就能到達其他星球。那時，從地球移居火星的殖民者將有可能像種子一樣在那里生存繁衍，并將地球上的生物圈復制到其他星球上去。
