Bináris hasadás: ennek a szaporodási folyamatnak a jellemzői és fázisai

A baktériumok mindenhol körülvesznek bennünket, még ha nem is látjuk őket. Ezek a mikroorganizmusok minden szárazföldi ökoszisztémában nélkülözhetetlenek az élethez, mivel létfontosságúak a biogeokémiai folyamatokban, mint pl. a szerves anyagok lebontása, a nitrogénciklus befejezése, az oxigéntermelés (fotoszintetikus baktériumok) és még sok más több dolog.

Tovább megyünk, mivel a becslések szerint a baktériumok a teljes szárazföldi biomasszának (70 gigatonna) 15%-át teszik ki, ezt csak a növények előzik meg. Amellett, hogy minden lakható felületen megtalálhatók, ezek az élőlények bennünk is élnek: vastagbélünk 1014 baktérium egységet tartalmaz, amelyek segítenek lebomlani növényi eredetű anyagok, aktívan megakadályozzák más mikroorganizmusok fertőzését, és lehetővé teszik az immunrendszer fejlődését az első lépéseink során emberek.

Mindezek a számok és adatok izgalmasak, de nem akarunk ott maradni. Ahhoz, hogy megismerjük a baktériumok jelentőségét a világban, meg kell vizsgálnunk életmódjukat, és mi kevesebbet írják le szaporodásukat, hogy megtudják, hogyan maradnak stabilak a baktériumkolóniák az idő múlásával. Ebből a nagyon érdekes feltevésből kiindulva mindent elárulunk

bináris hasadás.

• Kapcsolódó cikk: "Prokarióta sejtek: mik ezek és mik a jellemzőik"

Mi az a bináris hasadás?

bináris hasadás az az ivartalan szaporodás egyik fajtája, amely baktériumokban és archaeákban, azaz mikroszkopikus méretű prokarióta szervezetekben megy végbe. Mielőtt folytatnánk, meg kell határoznunk egy sor bázist a szaporodás tekintetében.

Azt mondtuk, hogy az ivartalan szaporodás egy fajtájával van dolgunk, amelynek alapfeltételei alapvetően megegyeznek a többsejtű szervezetek mitózisával. Szomatikus (szöveti) sejtjeink ezzel a mechanizmussal osztódnak, vagyis egy szülői sejt két azonos alakú, méretű és genetikai információjú lányra osztódik. Mindenesetre a mitózis és a hasadás egy sor nagyon fontos különbséget mutat.

Általánosságban véve ezt elengedhetetlen hangsúlyozni a mitózis az egynél több sejttel rendelkező szervezetekre jellemző. Ez a sejtosztódási mechanizmus célja, hogy növelje vagy helyettesítse a sejteket a szövetet, ezért a szervek növekedésére, fejlődésére és helyreállítására használják smink. Másrészt a bináris hasadás egy sokkal egyszerűbb előfeltevést követ: ahol valaha egy baktérium volt, most kettő.

Emiatt a bináris hasadás az ivartalan szaporodás egyik fajtája, amely csak élőlényekben fogant meg. prokarióták, vagyis azok, amelyek csak egy sejtből állnak (baktériumok és archaeák, ebben ügy). Ha egy többsejtű szervezetben észlelnék, akkor mitózissal állnánk szemben. Egyszerű a dolog.

A bináris hasadás lépései

A legtöbb baktérium bináris hasadással szaporodik, mivel ez a mechanizmus a példányszám exponenciális növekedését okozza egy kolóniában. Ahol korábban egy mikroorganizmus volt, most kettő, majd négy, majd nyolc, majd 16, 32, 64, 128 stb. Hogy ötletet adjak, a baktériumok ÉS. coli optimális körülmények között 20 percenként egyszer osztható hasadással. Elképzelhető, hogy 24 óra alatt a bakteriális egységek száma elképzelhetetlen ezzel a szaporodási sebességgel.

Ezután röviden bemutatjuk az egyes szakaszokat, amelyekre a bináris hasadás fel van osztva. Az itt összegyűjtött mechanizmusok közül sok biztosan ismerős számodra, mivel nagyon hasonlítanak a mitózis mechanizmusaira. Hajrá.

1. A DNS replikációja

Ahhoz, hogy egy baktérium két egyenlő részre osztódjon, képesnek kell lennie genetikai információinak önreplikációjára.. A vizsgált mikroorganizmusok közül sok egyetlen körkörös kromoszómával rendelkezik a nukleoidjában (a különbség az emberi sejtek magjában lévő 46-tól), ezért ezt a hüvelykujjszabályt úgy fogjuk fel, mint referencia.

A bakteriális kromoszóma eredendően replikon, mivel ez a kifejezés egy egységre utal genetikai információ, amely tartalmazza az összes szükséges elemet a folyamat végrehajtásához replikáció. Ez a DNS-készlet egyetlen origón replikálódik, amely lineárisan mozog a teljes molekula teljes megkettőződéséig.

Nem fogunk megállni az olyan összetett folyamatoknál, mint az érintett struktúrák, a replikációs villa és mások. Ebben az esetben elegendő, ha tudjuk, hogy azokat az enzimeket, amelyek ezt a mechanizmust lehetővé teszik, DNS-polimerázoknak nevezzük, és Ez egy félig konzervatív folyamat, vagyis minden kialakuló új molekula egy régi és egy új DNS-szálat tartalmaz..

2. kromoszóma szegregáció

Normál mitózisban a kromoszómák a sejt egyenlítőjénél véletlenszerűen helyezkednek el, és arra várnak, hogy a mitotikus orsó a sejttest minden szélső pólusához "húzza" őket. A meiózisban (amely ivarsejteket hoz létre) ez a pillanat valóban fontos, mivel a kromoszóma permutációk a sejtegyenlítőn több ezer különböző kombinációt eredményezhet, ami a genetikai eloszlást illeti. utal.

Ebben az esetben a dolgok sokkal kevésbé izgalmasak, hiszen csak két kromoszómánk van, amelyek az egyik replikációjával keletkeznek. A két kromoszóma a baktérium citoplazmájának minden pólusához költözik és elkülönül, további szövődmények nélkül.

3. Elválasztás

Ahogy minden kromoszóma egy pólus felé halad, a bakteriális membrán behatol, és egy septumot képez, más néven elválasztó falat., a cellán belül. Amikor a septum osztódik, mindkét baktérium a megfelelő genetikai információval önálló egyedekké válik, amelyek képesek autonóm túlélésre.

A bináris hasadás evolúciós jelentősége

Hangsúlyozni kell, hogy az osztódás síkjától függően többféle bináris hasadás létezik (szabályos, amőboid, keresztirányú, ferde stb.), de nem kívánunk a szakkifejezésekre koncentrálni. Zárásképpen, sokkal érdekesebbnek találjuk ennek a mechanizmusnak az okát feltárni, amilyen egyszerű is, amilyen alapvető is.

A bakteriális bináris hasadás kulcsa egyetlen fogalomba foglalható: logaritmikus felszabadulás. Ez a kifejezés a baktériumok növekedésének második fázisára vonatkozik, miután a mikroorganizmusokat hozzászoktatták az új táptalajhoz, amelybe bejutottak. Ebben a szakaszban a baktériumok növekedési görbéjének exponenciális növekedése figyelhető meg, vagyis minél több baktérium található a kezdeti populációban, annál jobban képesek osztódni.

Megjegyzendő, hogy a logaritmikus függvény meredeksége a környezeti feltételektől függ, hiszen nem ugyanaz meleg és félreeső helyen termeszteni, mint az Északi-sarkon. Mindenesetre a növekedés stabilizálódása (átmenet az állófázisba vagy "fennsíkba") látható a tápanyagok elérhetősége feltétele: a baktériumok abbahagyják az osztódást, ha nincs több eszköz túlélni.

Ez a „mennyiség a minőség felett” stratégia egyértelmű példája. Minden baktérium genetikailag azonos a szülővel. (mivel a bináris hasadás az ivartalan szaporodás egyik fajtája), így az alkalmazkodóképességük is ugyanaz, nem? A bináris hasadás sikerének megértéséhez azt is figyelembe kell vennünk, hogy a bakteriális genom mutációs rátája nagyon magas.

Emiatt nem mindig garantált, hogy a baktériumgeneráció ugyanaz lesz, mint az előző, ami rendkívül előnyös e mikroorganizmusok alkalmazkodóképessége szempontjából. A mutációk véletlenszerűek, így lehet, hogy egyesek rosszak, mások pedig jók, de a legfontosabb különbség az, hogy a jók a populációban rögzülnek., míg a negatívak eltűnnek.

Így minél gyorsabban osztódik egy baktériumpopuláció, annál valószínűbb, hogy olyan mutáció jelenik meg, amely lehetővé teszi a környezethez való jobb alkalmazkodást. Az antibiotikum-rezisztens mikroorganizmusok létezése ezen az alapon nyugszik: a bináris hasadás és A baktériumpopulációk növekedése képessé teszi őket arra, hogy ellenállóvá váljanak még a leginkább különleges.

Összegzés

Mint láthatta, a természetben mindennek megvan a magyarázata, kivéve a kivételes eseteket. A bináris hasadás egy szaporodási stratégia, amely éppúgy érvényes, mint az ivaros szaporodás a prokarióta szervezetekre, mivel ezek megkapják a változékonyságot. genetika szükséges ahhoz, hogy alkalmazkodni tudjanak a genomjában lévő mutációkhoz, és nem a női és a férfi ivarsejtek egyesülése révén (ahogyan ez a faj).

A nap végén az egész evolúciós folyamat a következő mondatban foglalható össze: az élőlények azt teszik, amit tudnak azzal, amijük van. Lehet, hogy a bináris hasadási mechanizmus nem tökéletes, de minden bizonnyal évszázadok óta lehetővé tette e mikroorganizmusok állandósulását és terjeszkedését a Földön.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Eswara, P. J. és Ramamurthi, K. S. (2017). Bakteriális sejtosztódás: nem modellek készen állnak arra, hogy reflektorfénybe kerüljenek. Annual Review of Microbiology, 71, 393-411.
• Bináris hasadás, Khan Akadémia. március 25-én gyűjtötték össze https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Bináris hasadás a baktériumokban. eLS.
• Nystrom, T. (2007). Bakteriális öregedés. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Sámson, R. Y. és Bell, S. d. (2009). Az ősi ESCRT-k és a bináris hasadás evolúciója. Trends in Microbiology, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M. és Spratt, B. g. (1993). Mennyire klonálisak a baktériumok? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.