الانشطار الثنائي: خصائص ومراحل عملية التكاثر هذه

تحيط بنا البكتيريا في كل مكان ، حتى لو لم نتمكن من رؤيتها. هذه الكائنات الحية الدقيقة ضرورية للحياة في جميع النظم البيئية الأرضية ، لأنها حيوية في العمليات البيوجيوكيميائية مثل تحلل المواد العضوية ، وإكمال دورة النيتروجين ، وإنتاج الأكسجين (بكتيريا التمثيل الضوئي) وغيرها الكثير اشياء اخرى.

نذهب إلى أبعد من ذلك ، حيث تشير التقديرات إلى أن البكتيريا تساهم بنسبة 15 ٪ من إجمالي الكتلة الحيوية الأرضية (70 جيجا طن) ، ولا تتجاوزها النباتات فقط. بالإضافة إلى وجودها على جميع الأسطح الصالحة للسكن ، فإن هذه الكائنات الحية تعيش أيضًا بداخلنا: يحتوي القولون لدينا على 1014 وحدة بكتيرية ، مما يساعدنا على الانهيار. مادة من أصل نباتي ، تمنع بشكل فعال العدوى من الكائنات الحية الدقيقة الأخرى وتمكن من تطوير جهاز المناعة خلال خطواتنا الأولى ككائنات البشر.

كل هذه الأرقام والبيانات مثيرة ، لكننا لا نريد البقاء هناك. لمعرفة أهمية البكتيريا في العالم ، من الضروري التحقيق في طريقة حياتهم ، وما هو أقل من ذلك وصف تكاثرها لمعرفة كيف تظل المستعمرات البكتيرية مستقرة بمرور الوقت. بناءً على هذه الفرضية المثيرة للاهتمام ، سنخبرك بكل شيء عنها الانشطار الثنائي.

• مقالات لها صلة: "الخلايا بدائية النواة: ما هي وما هي خصائصها"

ما هو الانشطار الثنائي؟

الانشطار الثنائي نوع من التكاثر اللاجنسي يحدث في البكتيريا والعتائق ، أي الكائنات المجهرية بدائية النواة. قبل المتابعة ، يجب أن نؤسس سلسلة من القواعد فيما يتعلق بالإنجاب.

لقد قلنا إننا نتعامل مع نوع من التكاثر اللاجنسي ، والذي تكون فرضيته في الأساس هي نفس فرضية الانقسام الفتيلي في الكائنات متعددة الخلايا. تنقسم خلايانا (الأنسجة) الجسدية عن طريق هذه الآلية ، أي تقسيم الخلية الأبوية إلى ابنتين بنفس الشكل والحجم والمعلومات الجينية. في أي حال ، يمثل الانقسام والانشطار سلسلة من الاختلافات المهمة جدًا.

بشكل عام ، من الضروري التأكيد على ذلك الانقسام هو فريد للكائنات الحية مع أكثر من خلية واحدة. تهدف آلية الانقسام الخلوي هذه إلى زيادة أو استبدال خلايا a الأنسجة ، وبالتالي ، يتم استخدامه لنمو وتطور وإصلاح الأعضاء التي ماكياج. من ناحية أخرى ، يتبع الانشطار الثنائي فرضية أبسط بكثير: حيث كانت هناك بكتيريا واحدة ، يوجد الآن اثنتان.

لهذا السبب ، فإن الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر اللاجنسي الذي يتم تصوره فقط في الكائنات الحية. بدائيات النوى ، أي تلك التي تتكون فقط من خلية واحدة (البكتيريا والعتائق ، في هذا قضية). إذا لوحظ في كائن متعدد الخلايا ، فسنواجه حالة انقسام. سهل هكذا.

خطوات الانشطار الثنائي

منذ ذلك الحين ، تتكاثر معظم البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي هذه الآلية تسبب زيادة أسية في العينات في مستعمرة. حيث كان يوجد من قبل كائن حي دقيق واحد ، يوجد الآن اثنان ، ثم أربعة ، ثم ثمانية ، ثم 16 ، 32 ، 64 ، 128 ، إلخ. لأعطيكم فكرة ، البكتيريا و. القولونية في ظل الظروف المثلى يمكن تقسيمها على الانشطار مرة كل 20 دقيقة. كما يمكنك أن تتخيل ، في غضون 24 ساعة عدد الوحدات البكتيرية لا يمكن تصوره مع معدل التكاثر هذا.

بعد ذلك ، نقدم بإيجاز كل مرحلة من المراحل التي ينقسم إليها الانشطار الثنائي. من المؤكد أن العديد من الآليات التي تم جمعها هنا مألوفة لك ، لأنها تشبه إلى حد بعيد تلك الخاصة بالانقسام الفتيلي. أذهب خلفها.

1. تكرار الحمض النووي

لكي تنقسم البكتيريا إلى جزأين متساويين ، يجب أن تكون قادرة على التكرار الذاتي لمعلوماتها الجينية.. تحتوي العديد من الكائنات الحية الدقيقة التي تمت دراستها على كروموسوم دائري واحد في نوكليويدها (a الاختلاف عن 46 في نواة الخلايا البشرية) ، لذلك سنأخذ هذه القاعدة الأساسية على أنها مرجع.

الكروموسوم البكتيري هو بطبيعته نسخة طبق الأصل ، لأن هذا المصطلح يشير إلى وحدة من المعلومات الجينية التي تحتوي على جميع العناصر اللازمة لتنفيذ عملية تكرار. يتم تكرار تجمع الحمض النووي هذا في أصل واحد ، والذي يتحرك خطيًا حتى التكرار الكامل للجزيء بأكمله.

لن نتوقف عند العمليات المعقدة مثل الهياكل المعنية وشوكة النسخ المتماثل وغيرها. يكفي أن نعرف ، في هذه الحالة ، أن الإنزيمات التي تجعل هذه الآلية ممكنة تُعرف باسم بوليميرات الحمض النووي وأن إنها عملية شبه محافظة ، أي أن كل جزيء جديد يتكون من خيط DNA قديم وآخر جديد..

2. الفصل الكروموسوم

في الانقسام الطبيعي ، يتم وضع الكروموسومات عند خط الاستواء للخلية بطريقة عشوائية ، في انتظار "سحبها" بواسطة المغزل الانقسامي إلى كل قطب أقصى من جسم الخلية. في الانقسام الاختزالي (الذي يؤدي إلى الأمشاج) ، تعد هذه اللحظة مهمة حقًا ، منذ تبديل الكروموسومات عند خط الاستواء الخلوي يمكن أن ينتج عنه آلاف التوليفات المختلفة فيما يتعلق بالتوزيع الجيني. يشير.

في هذه الحالة ، الأمور أقل إثارة بكثير ، منذ ذلك الحين لدينا فقط كروموسومان ينتجان عن طريق تكرار واحد. يتحرك الكروموسومان ويفصلان عن كل قطب من السيتوبلازم البكتيري ، دون مزيد من التعقيدات.

3. انفصال

عندما ينتقل كل كروموسوم إلى قطب ، يغزو الغشاء البكتيري ليشكل حاجزًا ، يُعرف أيضًا باسم الجدار الفاصل.، داخل الخلية. عندما ينقسم الحاجز ، تصبح كلتا البكتريا ذات المعلومات الجينية المقابلة كيانات فردية قادرة على البقاء على قيد الحياة بشكل مستقل.

الأهمية التطورية للانشطار الثنائي

من الضروري التأكيد على أن هناك عدة أنواع من الانشطار الثنائي اعتمادًا على مستوى الانقسام (منتظم ، أميبوي ، عرضي ، مائل ، إلخ) ، لكننا لا نريد التركيز على المصطلحات الفنية. عن طريق الختام ، نجد أنه من المثير للاهتمام استكشاف سبب هذه الآلية ، بسيطة بقدر ما هي ضرورية.

يمكن تضمين مفتاح الانشطار الثنائي البكتيري في مفهوم واحد: الإطلاق اللوغاريتمي. يشير هذا المصطلح إلى المرحلة الثانية من نمو البكتيريا ، بعد تعويد الكائنات الحية الدقيقة على الوسط الجديد الذي يتم إدخالها فيه. خلال هذه المرحلة ، لوحظ زيادة أسية في منحنى نمو البكتيريا ، أي أنه كلما زاد عدد البكتيريا الموجودة في المجموعة الأولية ، زادت إمكانية انقسامها.

وتجدر الإشارة إلى أن ميل الوظيفة اللوغاريتمية يعتمد على الظروف البيئية ، حيث إن النمو في مكان دافئ ومنعزل يختلف عن النمو في القطب الشمالي. على أي حال ، يمكن رؤية استقرار النمو (المرور إلى المرحلة الثابتة أو "الهضبة") بشرط توافر العناصر الغذائية: تتوقف البكتيريا عن الانقسام عندما لا توجد وسائل أخرى للبقاء على قيد الحياة.

هذا مثال واضح على استراتيجية "الكمية على الجودة". جميع البكتيريا متطابقة وراثيا مع الأم. (لأن الانشطار الثنائي هو نوع من التكاثر اللاجنسي) ، لذا فإن قدرتها على التكيف هي نفسها ، أليس كذلك؟ لفهم نجاح الانشطار الثنائي ، يجب أن نأخذ في الاعتبار أيضًا أن معدل طفرة الجينوم البكتيري مرتفع جدًا.

لهذا السبب ، ليس مضمونًا دائمًا أن يكون الجيل البكتيري هو نفسه الجيل السابق ، وهو أمر مفيد للغاية للقدرة التكيفية لهذه الكائنات الدقيقة. تكون الطفرات عشوائية ، لذا قد يكون بعضها سيئًا والبعض الآخر قد يكون جيدًا ، لكن الاختلاف الرئيسي هو أن الطفرات الجيدة ثابتة في المجتمع.بينما تختفي السلبية.

وبالتالي ، كلما انقسامات البكتيريا بشكل أسرع ، زادت احتمالية ظهور طفرة تسمح بتكيف أفضل مع البيئة. يعتمد وجود الكائنات الحية الدقيقة المقاومة للمضادات الحيوية على هذا الأساس: الانشطار الثنائي و يمنح نمو التجمعات البكتيرية لهم القدرة على أن يصبحوا أكثر مقاومة محدد.

ملخص

كما رأيتم ، كل شيء في الطبيعة له تفسير ، باستثناء الحالات الاستثنائية. الانشطار الثنائي هو استراتيجية تناسلية صالحة تمامًا مثل التكاثر الجنسي للكائنات بدائية النواة ، حيث إنها تحصل على التباين علم الوراثة ضروري للتكيف مع الطفرات في جينومها ، وليس من خلال اتحاد الأنثى والذكور الأمشاج (كما يحدث في صِنف).

في نهاية اليوم ، يمكن تلخيص العملية التطورية بأكملها في الجملة التالية: تفعل الكائنات الحية ما في وسعها بما لديها. قد لا تكون آلية الانشطار الثنائي مثالية ، لكنها بالتأكيد سمحت باستمرارية وتوسع هذه الكائنات الحية الدقيقة على الأرض لعدة قرون.

المراجع الببليوجرافية:

• إسوارا ، ب. J.، & Ramamurthi، K. س. (2017). انقسام الخلايا البكتيرية: غير النماذج مهيأة لتسليط الضوء. المراجعة السنوية لعلم الأحياء الدقيقة ، 71 ، 393-411.
• الانشطار الثنائي ، أكاديمية خان. تم جمعها في 25 مارس في https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• مارغولين ، و. (2014). الانشطار الثنائي في البكتيريا. eLS.
• نيستروم ، ت. (2007). نوع جرثومي من الشيخوخة. بلوس جينيت، 3 (12) ، e224.
• شمشون ، ر. Y. ، و Bell ، S. د. (2009). الحقوق الاقتصادية والاجتماعية والثقافية القديمة وتطور الانشطار الثنائي. الاتجاهات في علم الأحياء الدقيقة، 17 (11) ، 507-513.
• سميث ، ج. م ، سميث ، ن. H. ، O'Rourke ، M. ، & Spratt ، B. ز. (1993). ما هي البكتيريا النسيليّة ؟. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 90 (10) ، 4384-4388.