Binäärifissio: tämän lisääntymisprosessin ominaisuudet ja vaiheet

Bakteerit ympäröivät meitä kaikkialla, vaikka emme näe niitä. Nämä mikro-organismit ovat välttämättömiä elämälle kaikissa maan ekosysteemeissä, koska ne ovat elintärkeitä biogeokemiallisissa prosesseissa, kuten esim. orgaanisen aineen hajoaminen, typen kierron loppuun saattaminen, hapen tuotanto (fotosynteettiset bakteerit) ja monet muut enemmän asioita.

Mennään pidemmälle, sillä bakteerien arvioidaan muodostavan 15 % maan koko biomassasta (70 gigatonnia), jonka vain kasvit ohittavat. Sen lisäksi, että nämä elävät olennot ovat kaikilla asumiskelpoisilla pinnoilla, ne elävät myös sisällämme: paksusuolessamme on 1014 bakteeriyksikköä, jotka auttavat meitä hajoamaan kasviperäistä ainesta, estävät aktiivisesti muiden mikro-organismien aiheuttamia tartuntoja ja mahdollistavat immuunijärjestelmän kehittymisen ensimmäisten askeltemme aikana. ihmisiä.

Kaikki nämä luvut ja tiedot ovat jännittäviä, mutta emme halua jäädä siihen. Tietääkseen bakteerien merkityksen maailmassa, on tarpeen tutkia niiden elämäntapaa, ja mitä vähemmän kuvaile niiden lisääntymistä saadaksesi selville, kuinka bakteeripesäkkeet pysyvät vakaina ajan mittaan. Tämän erittäin mielenkiintoisen lähtökohdan perusteella kerromme sinulle kaiken

binäärifissio.

• Aiheeseen liittyvä artikkeli: "Prokaryoottisolut: mitä ne ovat ja mitkä ovat niiden ominaisuudet"

Mikä on binäärifissio?

binäärifissio on eräänlainen aseksuaalinen lisääntyminen, joka tapahtuu bakteereissa ja arkeissa, eli mikroskooppisissa prokaryoottisissa organismeissa. Ennen kuin jatkamme, meidän on luotava joukko lisääntymisen perusteita.

Olemme sanoneet, että kyseessä on eräänlainen aseksuaalinen lisääntyminen, jonka lähtökohta on pohjimmiltaan sama kuin mitoosin monisoluisissa organismeissa. Somaattiset (kudos)solumme jakautuvat tällä mekanismilla, eli vanhempainsolun jakautumisella kahdeksi tyttäreksi, joilla on sama muoto, koko ja geneettinen tieto. Joka tapauksessa mitoosilla ja fissiolla on sarja erittäin tärkeitä eroja.

Yleisesti ottaen sitä on tärkeää korostaa mitoosi on ainutlaatuinen organismeille, joissa on useampi kuin yksi solu. Tämän solunjakautumismekanismin tarkoituksena on lisätä tai korvata a kudosta ja siksi sitä käytetään elinten kasvuun, kehitykseen ja korjaamiseen meikki. Toisaalta binäärifissio noudattaa paljon yksinkertaisempaa lähtökohtaa: missä ennen oli yksi bakteeri, nyt niitä on kaksi.

Tästä syystä binäärifissio on eräänlainen aseksuaalinen lisääntyminen, joka syntyy vain organismeista. prokaryootit, eli ne, jotka koostuvat vain yhdestä solusta (bakteerit ja arkeat, tässä tapaus). Jos se havaittaisiin monisoluisessa organismissa, edessämme olisi mitoositapaus. Niin yksinkertaista.

Binäärifission vaiheet

Useimmat bakteerit lisääntyvät binäärifissiolla, koska tämä mekanismi aiheuttaa eksponentiaalisen lisääntymisen pesäkkeessä. Siellä, missä ennen oli yksi mikro-organismi, on nyt kaksi, sitten neljä, sitten kahdeksan, sitten 16, 32, 64, 128 jne. Jotta saat käsityksen, bakteerit JA. coli optimaalisissa olosuhteissa se voidaan jakaa fissiolla 20 minuutin välein. Kuten voitte kuvitella, 24 tunnissa bakteeriyksiköiden lukumäärä on käsittämätön tällä lisääntymisnopeudella.

Seuraavaksi esittelemme lyhyesti jokaisen vaiheen, johon binäärifissio on jaettu. Varmasti monet tänne kootuista mekanismeista ovat sinulle tuttuja, koska ne ovat hyvin samanlaisia ​​kuin mitoosin mekanismeja. Anna palaa.

1. DNA: n replikaatio

Jotta bakteeri jakautuisi kahteen yhtä suureen osaan, sen on kyettävä replikoimaan geneettinen tietonsa itse.. Monilla tutkituilla mikro-organismeilla on yksi pyöreä kromosomi nukleoidissaan (a ero ihmissolujen ytimessä olevaan 46:een), joten pidämme tätä peukalosääntöä viite.

Bakteerikromosomi on luonnostaan ​​replikoni, koska tämä termi viittaa yksikköön geneettistä tietoa, joka sisältää kaikki prosessin suorittamiseen tarvittavat elementit replikointi. Tämä DNA-pooli replikoituu yhdestä aloituskohdasta, joka liikkuu lineaarisesti, kunnes koko molekyyli on täysin kaksinkertainen.

Emme aio pysähtyä monimutkaisiin prosesseihin, kuten mukana oleviin rakenteisiin, replikointihaarukkaan ja muihin. Tässä tapauksessa riittää, että tiedämme, että entsyymit, jotka mahdollistavat tämän mekanismin, tunnetaan DNA-polymeraaseina ja että Se on puolikonservatiivinen prosessi, eli jokainen muodostunut uusi molekyyli sisältää yhden vanhan ja yhden uuden DNA-juosteen..

2. kromosomien segregaatio

Normaalissa mitoosissa kromosomit sijoittuvat solun päiväntasaajalle satunnaisella tavalla odottaen mitoottisen karan "vetämistä" solurungon jokaiseen äärimmäiseen napaan. Meioosissa (joka synnyttää sukusoluja) tämä hetki on todella tärkeä, koska kromosomipermutaatiot solun päiväntasaajalla voi johtaa tuhansiin erilaisiin yhdistelmiin mitä tulee geneettiseen jakautumiseen. viittaa.

Tässä tapauksessa asiat ovat paljon vähemmän jännittäviä, koska meillä on vain kaksi kromosomia, jotka muodostuvat yhden replikaatiosta. Kaksi kromosomia liikkuvat ja erottuvat bakteerin sytoplasman jokaiseen napaan ilman lisäkomplikaatioita.

3. Erottaminen

Kun jokainen kromosomi kulkee napaan, bakteerikalvo invaginoituu muodostaen väliseinän, joka tunnetaan myös jakavana seinämänä., solun sisällä. Kun väliseinä jakautuu, molemmista bakteereista, joilla on vastaava geneettinen tieto, tulee yksittäisiä kokonaisuuksia, jotka kykenevät selviytymään itsenäisesti.

Binäärifission evoluutionaalinen merkitys

On välttämätöntä korostaa, että binäärifissiotyyppejä on useita jakautumistasosta riippuen (säännöllinen, ameboidi, poikittaissuuntainen, vino jne.), mutta emme halua keskittyä tekniseen terminologiaan. Lopuksi meidän on paljon mielenkiintoisempaa tutkia tämän mekanismin syytä, niin yksinkertaista kuin olennaistakin.

Bakteerien binäärifission avain voidaan sisällyttää yhteen konseptiin: logaritminen vapautuminen. Tämä termi viittaa bakteerikasvun toiseen vaiheeseen sen jälkeen, kun mikro-organismit ovat tottuneet uuteen väliaineeseen, johon ne viedään. Tässä vaiheessa havaitaan eksponentiaalinen kasvu bakteerien kasvukäyrässä, eli mitä enemmän bakteereja löytyy alkupopulaatiosta, sitä enemmän ne voivat jakautua.

On huomattava, että logaritmisen funktion kaltevuus riippuu ympäristöolosuhteista, koska ei ole sama asia kasvaa lämpimässä ja syrjäisessä paikassa kuin kasvaa pohjoisnavalla. Joka tapauksessa kasvun stabiloituminen (siirtyminen stationaarifaasiin tai "tasangolle") on nähtävissä ravintoaineiden saatavuuden ehtona: bakteerit lopettavat jakautumisen, kun keinoja ei enää ole selvitä hengissä.

Tämä on selkeä esimerkki "määrä yli laadun" -strategiasta. Kaikki bakteerit ovat geneettisesti identtisiä vanhemman kanssa. (koska binäärifissio on eräänlainen aseksuaalinen lisääntyminen), joten niiden sopeutumiskyky on sama, eikö niin? Ymmärtääksemme binäärifission onnistumisen meidän on myös otettava huomioon, että bakteerigenomin mutaationopeus on erittäin korkea.

Tästä syystä ei aina voida taata, että bakteerisukupolvi on sama kuin edellinen, mikä on valtavan hyödyllistä näiden mikro-organismien mukautumiskyvylle. Mutaatiot ovat satunnaisia, joten jotkut voivat olla huonoja ja jotkut hyviä, mutta tärkein ero on, että hyvät ovat kiinnittyneet populaatioon., kun taas negatiiviset katoavat.

Näin ollen mitä nopeammin bakteeripopulaatio jakautuu, sitä todennäköisemmin ilmaantuu mutaatio, joka mahdollistaa paremman sopeutumisen ympäristöön. Antibiooteille vastustuskykyisten mikro-organismien olemassaolo perustuu tähän perustaan: binäärifissio ja bakteeripopulaatioiden kasvu antaa niille kyvyn tulla vastustuskykyisimmillekin erityisiä.

Yhteenveto

Kuten olet nähnyt, kaikelle luonnossa on selitys, paitsi poikkeustapauksissa. Binäärifissio on lisääntymisstrategia, joka on yhtä pätevä kuin sukupuolinen lisääntyminen prokaryoottisille organismeille, koska ne saavat vaihtelua genetiikka, joka on tarpeen sopeutuakseen sen genomin mutaatioista, eikä naaras- ja miessugusolujen yhdistymisen kautta (kuten tapahtuu meidän lajit).

Loppujen lopuksi koko evoluutioprosessi voidaan tiivistää seuraavaan lauseeseen: elävät olennot tekevät mitä voivat sillä, mitä heillä on. Binäärifissiomekanismi ei ehkä ole täydellinen, mutta se on varmasti mahdollistanut näiden mikro-organismien pysyvyyden ja laajentumisen maan päällä vuosisatojen ajan.

Bibliografiset viittaukset:

• Eswara, P. J. ja Ramamurthi, K. S. (2017). Bakteerisolujen jakautuminen: muut kuin mallit ovat valmiita ottamaan valokeilassa. Annual Review of Microbiology, 71, 393-411.
• Binäärifissio, Khan Academy. Kerätty 25. maaliskuuta https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Binäärifissio bakteereissa. eLS.
• Nyström, T. (2007). Bakteerityyppinen ikääntyminen. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Simson, R. Y. ja Bell, S. d. (2009). Muinaiset ESCRT: t ja binäärifission evoluutio. Trends in Microbiology, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M. ja Spratt, B. g. (1993). Kuinka klonaalisia bakteerit ovat? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.