Δυαδική σχάση: χαρακτηριστικά και φάσεις αυτής της διαδικασίας αναπαραγωγής

Τα βακτήρια μας περιβάλλουν παντού, ακόμα κι αν δεν μπορούμε να τα δούμε. Αυτοί οι μικροοργανισμοί είναι απαραίτητοι για τη ζωή σε όλα τα χερσαία οικοσυστήματα, καθώς είναι ζωτικής σημασίας σε βιογεωχημικές διεργασίες όπως π.χ. αποσύνθεση της οργανικής ύλης, η ολοκλήρωση του κύκλου του αζώτου, η παραγωγή οξυγόνου (φωτοσυνθετικά βακτήρια) και πολλά άλλα περισσότερα πράγματα.

Προχωράμε παραπέρα, αφού υπολογίζεται ότι τα βακτήρια συνεισφέρουν το 15% της συνολικής επίγειας βιομάζας (70 γιγατόνοι), που ξεπερνούν μόνο τα φυτά. Εκτός από το ότι βρίσκονται σε όλες τις κατοικήσιμες επιφάνειες, αυτά τα έμβια όντα ζουν επίσης μέσα μας: το παχύ έντερο περιέχει 1014 βακτηριακές μονάδες, οι οποίες μας βοηθούν να διασπάσουμε φυτικής προέλευσης, αποτρέπουν ενεργά τη μόλυνση από άλλους μικροοργανισμούς και επιτρέπουν την ανάπτυξη του ανοσοποιητικού συστήματος κατά τα πρώτα μας βήματα ως όντα του ανθρώπου.

Όλα αυτά τα στοιχεία και τα στοιχεία είναι συναρπαστικά, αλλά δεν θέλουμε να μείνουμε εκεί. Για να γνωρίζουμε τη σημασία των βακτηρίων στον κόσμο, είναι απαραίτητο να διερευνήσουμε τον τρόπο ζωής τους, και τι λιγότερο από αυτό περιγράψτε την αναπαραγωγή τους για να μάθετε πώς οι βακτηριακές αποικίες παραμένουν σταθερές με την πάροδο του χρόνου. Με βάση αυτή την πολύ ενδιαφέρουσα υπόθεση, θα σας πούμε τα πάντα

δυαδική σχάση.

• Σχετικό άρθρο: «Προκαρυωτικά κύτταρα: τι είναι και ποια είναι τα χαρακτηριστικά τους»

Τι είναι η δυαδική σχάση;

η δυαδική σχάση είναι ένας τύπος ασεξουαλικής αναπαραγωγής που λαμβάνει χώρα σε βακτήρια και αρχαία, δηλαδή σε μικροσκοπικούς προκαρυωτικούς οργανισμούς. Πριν συνεχίσουμε, πρέπει να δημιουργήσουμε μια σειρά από βάσεις όσον αφορά την αναπαραγωγή.

Είπαμε ότι έχουμε να κάνουμε με ένα είδος ασεξουαλικής αναπαραγωγής, του οποίου η υπόθεση είναι βασικά ίδια με αυτή της μίτωσης σε πολυκύτταρους οργανισμούς. Τα σωματικά (ιστικά) κύτταρα μας διαιρούνται με αυτόν τον μηχανισμό, δηλαδή τη διαίρεση ενός γονικού κυττάρου σε δύο κόρες με το ίδιο σχήμα, μέγεθος και γενετικές πληροφορίες. Σε κάθε περίπτωση, η μίτωση και η σχάση παρουσιάζουν μια σειρά από πολύ σημαντικές διαφορές.

Σε γενικές γραμμές, είναι απαραίτητο να τονιστεί αυτό Η μίτωση είναι μοναδική σε οργανισμούς με περισσότερα από ένα κύτταρα. Αυτός ο μηχανισμός κυτταρικής διαίρεσης προορίζεται να αυξήσει ή να αντικαταστήσει τα κύτταρα του α ιστού και, ως εκ τούτου, χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη, ανάπτυξη και επιδιόρθωση των οργάνων που μακιγιάζ. Από την άλλη πλευρά, η δυαδική σχάση ακολουθεί μια πολύ πιο απλή υπόθεση: όπου κάποτε υπήρχε ένα βακτήριο, τώρα υπάρχουν δύο.

Για το λόγο αυτό, η δυαδική σχάση είναι ένας τύπος ασεξουαλικής αναπαραγωγής που συλλαμβάνεται μόνο σε οργανισμούς. προκαρυώτες, δηλαδή αυτοί που αποτελούνται μόνο από ένα κύτταρο (βακτήρια και αρχαία, σε αυτό υπόθεση). Αν παρατηρούνταν σε πολυκύτταρο οργανισμό, θα αντιμετωπίζαμε περίπτωση μίτωσης. Τόσο απλό.

Βήματα δυαδικής σχάσης

Τα περισσότερα βακτήρια αναπαράγονται με δυαδική σχάση, αφού αυτός ο μηχανισμός προκαλεί μια εκθετική αύξηση των δειγμάτων σε μια αποικία. Εκεί που πριν υπήρχε ένας μικροοργανισμός, υπάρχουν τώρα δύο, μετά τέσσερις, μετά οκτώ, μετά 16, 32, 64, 128 κ.λπ. Για να σας δώσω μια ιδέα, τα βακτήρια ΚΑΙ. coli υπό βέλτιστες συνθήκες μπορεί να διαιρεθεί με σχάση μία φορά κάθε 20 λεπτά. Όπως μπορείτε να φανταστείτε, σε 24 ώρες ο αριθμός των βακτηριακών μονάδων είναι ασύλληπτος με αυτόν τον αναπαραγωγικό ρυθμό.

Στη συνέχεια, παρουσιάζουμε συνοπτικά καθένα από τα στάδια στα οποία χωρίζεται η δυαδική σχάση. Σίγουρα πολλοί από τους μηχανισμούς που συλλέγονται εδώ είναι γνωστοί σε εσάς, αφού μοιάζουν πολύ με αυτούς της μίτωσης. Καν 'το.

1. Αντιγραφή του DNA

Για να χωριστεί ένα βακτήριο σε δύο ίσα, πρέπει να μπορεί να αναπαράγει μόνο του τις γενετικές του πληροφορίες.. Πολλοί από τους μικροοργανισμούς που μελετήθηκαν έχουν ένα μόνο κυκλικό χρωμόσωμα στο νουκλεοειδές τους (α διαφορά από το 46 στον πυρήνα των ανθρώπινων κυττάρων), οπότε θα πάρουμε αυτόν τον εμπειρικό κανόνα ως αναφορά.

Το βακτηριακό χρωμόσωμα είναι εγγενώς ένα αντίγραφο, αφού αυτός ο όρος αναφέρεται σε μια μονάδα της γενετικής πληροφορίας που περιέχει όλα τα απαραίτητα στοιχεία για την πραγματοποίηση της διαδικασίας του αντιγραφή. Αυτή η δεξαμενή DNA αντιγράφεται σε μια ενιαία αρχή, η οποία κινείται γραμμικά μέχρι τον πλήρη διπλασιασμό ολόκληρου του μορίου.

Δεν πρόκειται να σταματήσουμε σε πολύπλοκες διαδικασίες όπως οι δομές που εμπλέκονται, το πιρούνι αναπαραγωγής και άλλες. Αρκεί να γνωρίζουμε, σε αυτή την περίπτωση, ότι τα ένζυμα που καθιστούν δυνατό αυτόν τον μηχανισμό είναι γνωστά ως πολυμεράσες DNA και ότι Είναι μια ημι-συντηρητική διαδικασία, δηλαδή κάθε νέο μόριο που σχηματίζεται περιέχει έναν παλιό και έναν νέο κλώνο DNA..

2. διαχωρισμός χρωμοσωμάτων

Στην κανονική μίτωση, τα χρωμοσώματα τοποθετούνται στον ισημερινό του κυττάρου με τυχαίο τρόπο, περιμένοντας να «τραβηχτούν» από τη μιτωτική άτρακτο σε κάθε ακραίο πόλο του κυτταρικού σώματος. Στη μείωση (η οποία δημιουργεί γαμέτες) αυτή η στιγμή είναι πραγματικά σημαντική, καθώς οι χρωμοσωμικές μεταθέσεις στον ισημερινό των κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε χιλιάδες διαφορετικούς συνδυασμούς όσον αφορά τη γενετική κατανομή. αναφέρεται.

Σε αυτή την περίπτωση, τα πράγματα είναι πολύ λιγότερο συναρπαστικά, αφού έχουμε μόνο δύο χρωμοσώματα που παράγονται από την αντιγραφή του ενός. Τα δύο χρωμοσώματα κινούνται και διαχωρίζονται σε κάθε πόλο του κυτταροπλάσματος του βακτηρίου, χωρίς περαιτέρω επιπλοκές.

3. Διαχωρισμός

Καθώς κάθε χρωμόσωμα ταξιδεύει σε έναν πόλο, η βακτηριακή μεμβράνη κολπίζεται για να σχηματίσει ένα διάφραγμα, γνωστό και ως διαχωριστικό τοίχωμα., μέσα στο κελί. Όταν το διάφραγμα διαιρείται, και τα δύο βακτήρια με τις αντίστοιχες γενετικές πληροφορίες γίνονται μεμονωμένες οντότητες ικανές για αυτόνομη επιβίωση.

Η εξελικτική σημασία της δυαδικής σχάσης

Είναι απαραίτητο να τονίσουμε ότι υπάρχουν διάφοροι τύποι δυαδικής σχάσης ανάλογα με το επίπεδο διαίρεσης (κανονικό, αμοιβοειδές, εγκάρσιο, λοξό κ.λπ.), αλλά δεν θέλουμε να εστιάσουμε στην τεχνική ορολογία. Κλείνοντας, θεωρούμε ότι είναι πολύ πιο ενδιαφέρον να διερευνήσουμε τον λόγο αυτού του μηχανισμού, τόσο απλό όσο και ουσιαστικό.

Το κλειδί για τη δυαδική σχάση των βακτηρίων μπορεί να περιληφθεί σε μια ενιαία έννοια: τη λογαριθμική απελευθέρωση. Ο όρος αυτός αναφέρεται στη δεύτερη φάση της βακτηριακής ανάπτυξης, μετά την εξοικείωση των μικροοργανισμών στο νέο μέσο στο οποίο εισάγονται. Κατά τη διάρκεια αυτού του σταδίου, παρατηρείται μια εκθετική αύξηση της καμπύλης βακτηριακής ανάπτυξης, δηλαδή όσο περισσότερα βακτήρια βρίσκονται στον αρχικό πληθυσμό, τόσο περισσότερο μπορούν να διαιρεθούν.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η κλίση της λογαριθμικής συνάρτησης εξαρτάται από τις περιβαλλοντικές συνθήκες, αφού δεν είναι το ίδιο να μεγαλώνεις σε ένα ζεστό και απομονωμένο μέρος παρά να μεγαλώνεις στον Βόρειο Πόλο. Σε κάθε περίπτωση, φαίνεται η σταθεροποίηση της ανάπτυξης (πέρασμα στη στατική φάση ή «πλατό»). εξαρτάται από τη διαθεσιμότητα θρεπτικών ουσιών: τα βακτήρια σταματούν να διαιρούνται όταν δεν υπάρχουν άλλα μέσα να επιβιώσουν.

Αυτό είναι ένα σαφές παράδειγμα στρατηγικής «ποσότητα έναντι ποιότητας». Όλα τα βακτήρια είναι γενετικά πανομοιότυπα με το γονέα. (επειδή η δυαδική σχάση είναι ένας τύπος ασεξουαλικής αναπαραγωγής), άρα η προσαρμοστικότητά τους είναι η ίδια, σωστά; Για να κατανοήσουμε την επιτυχία της δυαδικής σχάσης, πρέπει επίσης να λάβουμε υπόψη ότι ο ρυθμός μετάλλαξης του βακτηριακού γονιδιώματος είναι πολύ υψηλός.

Για το λόγο αυτό, δεν είναι πάντα εγγυημένο ότι μια βακτηριακή γενιά θα είναι ίδια με την προηγούμενη, κάτι εξαιρετικά ωφέλιμο για την προσαρμοστική ικανότητα αυτών των μικροοργανισμών. Οι μεταλλάξεις είναι τυχαίες, επομένως κάποιες μπορεί να είναι κακές και άλλες μπορεί να είναι καλές, αλλά η βασική διαφορά είναι ότι οι καλές είναι σταθερές στον πληθυσμό., ενώ τα αρνητικά εξαφανίζονται.

Έτσι, όσο πιο γρήγορα διαιρείται ένας βακτηριακός πληθυσμός, τόσο πιο πιθανό είναι να εμφανιστεί μια μετάλλαξη που επιτρέπει την καλύτερη προσαρμογή στο περιβάλλον. Η ύπαρξη ανθεκτικών στα αντιβιοτικά μικροοργανισμών βασίζεται σε αυτό το θεμέλιο: δυαδική σχάση και Η ανάπτυξη των βακτηριακών πληθυσμών τους δίνει την ικανότητα να γίνουν ανθεκτικά ακόμη και στα περισσότερα ειδικός.

Περίληψη

Όπως είδατε, όλα στη φύση έχουν εξήγηση, εκτός από εξαιρετικές περιπτώσεις. Η δυαδική σχάση είναι μια αναπαραγωγική στρατηγική που είναι εξίσου έγκυρη με τη σεξουαλική αναπαραγωγή για τους προκαρυωτικούς οργανισμούς, αφού αποκτούν τη μεταβλητότητα γενετική απαραίτητη για να προσαρμοστεί από μεταλλάξεις στο γονιδίωμά του, και όχι μέσω της ένωσης ενός θηλυκού και ενός αρσενικού γαμετή (όπως συμβαίνει στο δικό μας είδος).

Στο τέλος της ημέρας, ολόκληρη η εξελικτική διαδικασία μπορεί να συνοψιστεί στην ακόλουθη πρόταση: τα ζωντανά όντα κάνουν ό, τι μπορούν με ό, τι έχουν. Ο μηχανισμός δυαδικής σχάσης μπορεί να μην είναι τέλειος, αλλά σίγουρα επέτρεψε τη μονιμότητα και την επέκταση αυτών των μικροοργανισμών στη Γη για αιώνες.

Βιβλιογραφικές αναφορές:

• Eswara, Π. J., & Ramamurthi, K. ΜΙΚΡΟ. (2017). Βακτηριακή κυτταρική διαίρεση: μη μοντέλα έτοιμη να τραβήξουν τα φώτα της δημοσιότητας. Annual review of microbiology, 71, 393-411.
• Δυαδική σχάση, Ακαδημία Khan. Συλλογή στις 25 Μαρτίου σε https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Δυαδική σχάση σε βακτήρια. eLS.
• Nystrom, Τ. (2007). Ένα βακτηριακό είδος γήρανσης. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Σαμψών, Ρ. Y., & Bell, S. ρε. (2009). Αρχαία ESCRT και η εξέλιξη της δυαδικής σχάσης. Trends in microbiology, 17(11), 507-513.
• Σμιθ, Τζ. Μ., Σμιθ, Ν. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. σολ. (1993). Πόσο κλωνικά είναι τα βακτήρια;. Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.