Binær fission: egenskaber og faser af denne reproduktionsproces

Bakterier omgiver os overalt, selvom vi ikke er i stand til at se dem. Disse mikroorganismer er essentielle for liv i alle terrestriske økosystemer, da de er vitale i biogeokemiske processer som f.eks. nedbrydning af organisk stof, færdiggørelsen af ​​nitrogenkredsløbet, produktion af ilt (fotosyntetiske bakterier) og mange andre flere ting.

Vi går længere, da det anslås, at bakterier bidrager med 15 % af den samlede jordbaserede biomasse (70 gigaton), kun overgået af planter. Ud over at være på alle beboelige overflader, lever disse levende ting også inde i os: vores tyktarm indeholder 1014 bakterielle enheder, som hjælper os med at nedbryde stof af planteoprindelse, aktivt forhindre infektion fra andre mikroorganismer og muliggøre udviklingen af ​​immunsystemet under vores første skridt som væsener mennesker.

Alle disse tal og data er spændende, men vi ønsker ikke at blive der. For at kende bakteriernes betydning i verden er det nødvendigt at undersøge deres levevis, og hvad mindre end beskrive deres reproduktion for at finde ud af, hvordan bakteriekolonier forbliver stabile over tid. Baseret på denne meget interessante præmis vil vi fortælle dig alt om

binær fission.

• Relateret artikel: "Prokaryote celler: hvad er de, og hvad er deres egenskaber"

Hvad er binær fission?

binær fission er en type aseksuel reproduktion, der finder sted i bakterier og arkæer, det vil sige mikroskopiske prokaryote organismer. Inden vi fortsætter, må vi etablere en række baser, hvad angår reproduktion.

Vi har sagt, at vi har at gøre med en type aseksuel reproduktion, hvis forudsætning grundlæggende er den samme som mitose i flercellede organismer. Vores somatiske (vævs)celler deler sig ved denne mekanisme, det vil sige opdelingen af ​​en forældrecelle i to døtre med samme form, størrelse og genetiske information. Under alle omstændigheder præsenterer mitose og fission en række meget vigtige forskelle.

Det er i store træk væsentligt at understrege det mitose er unik for organismer med mere end én celle. Denne mekanisme for celledeling er beregnet til at øge eller erstatte cellerne i en væv, og derfor bruges det til vækst, udvikling og reparation af de organer, der makeup. På den anden side følger binær fission en meget enklere præmis: hvor der engang var én bakterie, er der nu to.

Af denne grund er binær fission en type aseksuel reproduktion, der kun er undfanget i organismer. prokaryoter, det vil sige dem, der kun består af én celle (bakterier og archaea, i denne sag). Hvis det blev observeret i en flercellet organisme, ville vi stå over for et tilfælde af mitose. Så simpelt er det.

Trin af binær fission

De fleste bakterier formerer sig ved binær fission, siden denne mekanisme forårsager en eksponentiel stigning i prøver i en koloni. Hvor der før var én mikroorganisme, er der nu to, så fire, så otte, så 16, 32, 64, 128 osv. For at give dig en idé, bakterierne OG. coli under optimale forhold kan den deles ved fission en gang hvert 20. minut. Som du kan forestille dig, er antallet af bakterielle enheder på 24 timer utænkeligt med denne reproduktionshastighed.

Dernæst præsenterer vi kort hvert af de stadier, som binær fission er opdelt i. Mange af de mekanismer, der er samlet her, kender du sikkert, da de minder meget om mitose. Gå efter det.

1. Replikation af DNA

For at en bakterie kan dele sig i to lige, skal den være i stand til selv at replikere sin genetiske information.. Mange af de undersøgte mikroorganismer har et enkelt cirkulært kromosom i deres nukleoide (a forskel fra de 46 i kernen af ​​menneskelige celler), så vi vil tage denne tommelfingerregel som reference.

Det bakterielle kromosom er i sagens natur et replikon, da dette udtryk refererer til en enhed af genetisk information, der indeholder alle de nødvendige elementer til at udføre processen af replikation. Denne DNA-pulje replikeres ved en enkelt oprindelse, som bevæger sig lineært indtil fuldstændig duplikering af hele molekylet.

Vi vil ikke stoppe ved komplekse processer såsom de involverede strukturer, replikationsgaflen og andre. Det er nok for os at vide, i dette tilfælde, at de enzymer, der gør denne mekanisme mulig, er kendt som DNA-polymeraser, og at Det er en semi-konservativ proces, det vil sige, at hvert nyt molekyle, der dannes, indeholder en gammel og en ny DNA-streng..

2. kromosomadskillelse

Ved normal mitose er kromosomerne placeret ved cellens ækvator på en tilfældig måde og venter på at blive "trukket" af den mitotiske spindel til hver yderste pol af cellelegemet. I meiose (som giver anledning til gameter) er dette øjeblik virkelig vigtigt, da kromosompermutationer ved celleækvator kan resultere i tusindvis af forskellige kombinationer, hvad angår genetisk fordeling. refererer.

I dette tilfælde er tingene meget mindre spændende, da vi har kun to kromosomer produceret ved replikation af et. De to kromosomer bevæger sig og adskiller sig til hver pol i bakteriens cytoplasma uden yderligere komplikationer.

3. Adskillelse

Når hvert kromosom rejser til en pol, invaginerer bakteriemembranen og danner en skillevæg, også kendt som skillevæggen., inde i cellen. Når septum deler sig, bliver begge bakterier med den tilsvarende genetiske information individuelle enheder, der er i stand til autonom overlevelse.

Den evolutionære betydning af binær fission

Det er nødvendigt at understrege, at der er flere typer binær fission afhængigt af divisionsplanet (regulær, amøboid, tværgående, skrå osv.), men vi ønsker ikke at fokusere på teknisk terminologi. Afslutningsvis finder vi det meget mere interessant at undersøge årsagen til denne mekanisme, lige så enkel som den er væsentlig.

Nøglen til bakteriel binær fission kan være omfattet af et enkelt koncept: logaritmisk frigivelse. Dette udtryk refererer til den anden fase af bakteriel vækst efter tilvænning af mikroorganismer til det nye medium, hvori de introduceres. I denne fase observeres en eksponentiel stigning i bakterievækstkurven, det vil sige, jo flere bakterier der findes i den oprindelige population, jo mere kan de dele sig.

Det skal bemærkes, at hældningen af ​​den logaritmiske funktion afhænger af miljøforholdene, da det ikke er det samme at vokse på et varmt og afsondret sted end at vokse på Nordpolen. Under alle omstændigheder ses stabiliseringen af ​​væksten (passage til stationær fase eller "plateau") betinget af tilgængeligheden af ​​næringsstoffer: bakterier holder op med at dele sig, når der ikke er flere midler at overleve.

Dette er et klart eksempel på en "kvantitet over kvalitet"-strategi. Alle bakterier er genetisk identiske med forælderen. (fordi binær fission er en form for aseksuel reproduktion), så deres tilpasningsevne er den samme, ikke? For at forstå succesen med binær fission skal vi også tage i betragtning, at mutationshastigheden af ​​bakteriegenomet er meget høj.

Af denne grund er det ikke altid garanteret, at en bakteriel generation vil være den samme som den forrige, noget enormt gavnligt for disse mikroorganismers tilpasningsevne. Mutationer er tilfældige, så nogle kan være dårlige og nogle kan være gode, men den vigtigste forskel er, at de gode er faste i befolkningen., mens de negative forsvinder.

Jo hurtigere en bakteriepopulation deler sig, jo mere sandsynligt er det således, at der opstår en mutation, der muliggør en bedre tilpasning til miljøet. Eksistensen af ​​antibiotika-resistente mikroorganismer er baseret på dette grundlag: binær fission og vækst af bakteriepopulationer giver dem evnen til at blive resistente over for selv det meste bestemt.

Resumé

Som du har set, har alt i naturen en forklaring, undtagen undtagelsestilfælde. Binær fission er en reproduktiv strategi, der er lige så gyldig som seksuel reproduktion for prokaryote organismer, da de opnår variabiliteten genetik, der er nødvendig for at tilpasse sig fra mutationer i dets genom, og ikke gennem foreningen af ​​en kvindelig og en mandlig gamet (som det sker i vores arter).

I slutningen af ​​dagen kan hele den evolutionære proces opsummeres i følgende sætning: levende ting gør, hvad de kan med det, de har. Den binære fissionsmekanisme er måske ikke perfekt, men den har bestemt tilladt varigheden og udvidelsen af ​​disse mikroorganismer på Jorden i århundreder.

Bibliografiske referencer:

• Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Bakteriecelledeling: ikke-modeller klar til at tage rampelyset. Årlig gennemgang af mikrobiologi, 71, 393-411.
• Binær fission, Khan Academy. Afhentet den 25. marts i https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Binær fission i bakterier. eLS.
• Nystrøm, T. (2007). En bakteriel form for aldring. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samson, R. Y., & Bell, S. d. (2009). Gamle ESCRT'er og udviklingen af ​​binær fission. Trends in microbiology, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. g. (1993). Hvor klonale er bakterier? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.