Pembelahan biner: karakteristik dan fase dari proses reproduksi ini

Bakteri mengelilingi kita di mana-mana, meskipun kita tidak dapat melihatnya. Mikroorganisme ini sangat penting untuk kehidupan di semua ekosistem darat, karena sangat penting dalam proses biogeokimia seperti dekomposisi bahan organik, penyelesaian siklus nitrogen, produksi oksigen (bakteri fotosintetik) dan banyak lainnya lebih banyak hal.

Kami melangkah lebih jauh, karena diperkirakan bakteri menyumbang 15% dari total biomassa terestrial (70 gigaton), hanya dilampaui oleh tanaman. Selain berada di semua permukaan yang layak huni, makhluk hidup ini juga hidup di dalam diri kita: usus besar kita mengandung 1014 unit bakteri, yang membantu kita mengurai materi asal tumbuhan, secara aktif mencegah infeksi dari mikroorganisme lain dan memungkinkan pengembangan sistem kekebalan selama langkah pertama kita sebagai makhluk manusia.

Semua angka dan data ini menarik, tetapi kami tidak ingin tinggal di sana. Untuk mengetahui pentingnya bakteri di dunia, perlu untuk menyelidiki cara hidup mereka, dan apa yang kurang dari itu menggambarkan reproduksi mereka untuk mengetahui bagaimana koloni bakteri tetap stabil dari waktu ke waktu. Berdasarkan premis yang sangat menarik ini, kami akan menceritakan semuanya kepada Anda

pembelahan biner.

• Artikel terkait: "Sel prokariotik: apa itu dan apa ciri-cirinya"

Apa itu pembelahan biner?

pembelahan biner adalah jenis reproduksi aseksual yang terjadi pada bakteri dan archaea, yaitu organisme prokariotik mikroskopis. Sebelum melanjutkan, kita harus menetapkan serangkaian landasan sejauh menyangkut reproduksi.

Kami telah mengatakan bahwa kita berurusan dengan jenis reproduksi aseksual, yang premisnya pada dasarnya sama dengan mitosis pada organisme multisel. Sel somatik (jaringan) kita membelah dengan mekanisme ini, yaitu pembelahan sel induk menjadi dua anak perempuan dengan bentuk, ukuran, dan informasi genetik yang sama. Bagaimanapun, mitosis dan fisi menghadirkan serangkaian perbedaan yang sangat penting.

Secara garis besar, penting untuk menekankan hal itu mitosis unik untuk organisme dengan lebih dari satu sel. Mekanisme pembelahan sel ini dimaksudkan untuk menambah atau mengganti sel-sel dari a jaringan dan, oleh karena itu, digunakan untuk pertumbuhan, perkembangan dan perbaikan organ-organ itu dandan. Di sisi lain, pembelahan biner mengikuti premis yang lebih sederhana: dulu ada satu bakteri, sekarang ada dua.

Karena alasan ini, pembelahan biner adalah jenis reproduksi aseksual yang hanya terjadi pada organisme. prokariota, yaitu mereka yang hanya terdiri dari satu sel (bakteri dan archaea, dalam hal ini kasus). Jika diamati pada organisme multisel, kita akan menghadapi kasus mitosis. Sederhana seperti itu.

Langkah-langkah pembelahan biner

Kebanyakan bakteri bereproduksi dengan pembelahan biner mekanisme ini menyebabkan peningkatan eksponensial dalam spesimen di koloni. Dimana sebelumnya ada satu mikroorganisme, sekarang ada dua, lalu empat, lalu delapan, lalu 16, 32, 64, 128, dst. Sebagai gambaran, bakteri DAN. coli dalam kondisi optimal dapat dibagi dengan fisi setiap 20 menit sekali. Seperti yang dapat Anda bayangkan, dalam 24 jam jumlah unit bakteri tidak terbayangkan dengan tingkat reproduksi ini.

Selanjutnya, kami secara singkat menyajikan masing-masing tahapan di mana pembelahan biner dibagi. Tentunya banyak dari mekanisme yang dikumpulkan di sini sudah tidak asing lagi bagi Anda, karena sangat mirip dengan mitosis. Pergi untuk itu.

1. Replikasi DNA

Agar bakteri dapat membelah menjadi dua bagian yang sama, ia harus dapat mereplikasi sendiri informasi genetiknya.. Banyak mikroorganisme yang dipelajari memiliki kromosom sirkular tunggal dalam nukleoidnya (a perbedaan dari 46 dalam inti sel manusia), jadi kami akan menganggap aturan praktis ini sebagai referensi.

Kromosom bakteri secara inheren merupakan replika, karena istilah ini mengacu pada satu unit informasi genetik yang mengandung semua elemen yang diperlukan untuk melakukan proses replikasi. Kumpulan DNA ini direplikasi pada satu asal, yang bergerak secara linier hingga duplikasi lengkap dari seluruh molekul.

Kami tidak akan berhenti pada proses yang kompleks seperti struktur yang terlibat, garpu replikasi dan lain-lain. Cukup bagi kita untuk mengetahui, dalam hal ini, bahwa enzim yang memungkinkan mekanisme ini dikenal sebagai DNA polimerase dan bahwa Ini adalah proses semi-konservatif, yaitu setiap molekul baru yang terbentuk mengandung satu untai DNA lama dan satu baru..

2. segregasi kromosom

Dalam mitosis normal, kromosom diposisikan di ekuator sel secara acak, menunggu untuk "ditarik" oleh gelendong mitosis ke setiap kutub ekstrem badan sel. Dalam meiosis (yang memunculkan gamet), momen ini sangat penting, karena permutasi kromosom di ekuator sel dapat menghasilkan ribuan kombinasi berbeda sejauh menyangkut distribusi genetik. merujuk.

Dalam hal ini, hal-hal menjadi kurang menarik kami hanya memiliki dua kromosom yang dihasilkan oleh replikasi satu. Kedua kromosom bergerak dan terpisah ke setiap kutub sitoplasma bakteri, tanpa komplikasi lebih lanjut.

3. Pemisahan

Saat setiap kromosom bergerak ke kutub, membran bakteri berinvaginasi membentuk septum, juga dikenal sebagai dinding pemisah., di dalam sel. Ketika septum membelah, kedua bakteri dengan informasi genetik yang sesuai menjadi entitas individu yang mampu bertahan hidup secara mandiri.

Signifikansi evolusioner dari pembelahan biner

Perlu ditekankan bahwa ada beberapa jenis pembelahan biner tergantung pada bidang pembelahan (reguler, amoeboid, transversal, miring, dll.), Tetapi kami tidak ingin fokus pada terminologi teknis. Sebagai penutup, kami merasa jauh lebih menarik untuk mengeksplorasi alasan mekanisme ini, sesederhana itu penting.

Kunci pembelahan biner bakteri dapat dicakup dalam satu konsep: pelepasan logaritmik. Istilah ini mengacu pada fase kedua pertumbuhan bakteri, setelah mikroorganisme terbiasa dengan media baru di mana mereka diperkenalkan. Selama tahap ini, peningkatan eksponensial pada kurva pertumbuhan bakteri diamati, yaitu semakin banyak bakteri yang ditemukan pada populasi awal, semakin banyak bakteri yang dapat membelah.

Perlu dicatat bahwa kemiringan fungsi logaritmik bergantung pada kondisi lingkungan, karena tumbuh di tempat yang hangat dan terpencil tidak sama dengan tumbuh di Kutub Utara. Bagaimanapun, stabilisasi pertumbuhan (perjalanan ke fase stasioner atau "dataran tinggi") terlihat dikondisikan oleh ketersediaan nutrisi: bakteri berhenti membelah bila tidak ada lagi sarana untuk bertahan hidup.

Ini adalah contoh yang jelas dari strategi "kuantitas di atas kualitas". Semua bakteri secara genetik identik dengan induknya. (karena pembelahan biner adalah salah satu jenis reproduksi aseksual), jadi kemampuan adaptasinya sama kan? Untuk memahami keberhasilan pembelahan biner, kita juga harus memperhitungkan bahwa tingkat mutasi genom bakteri sangat tinggi.

Karena alasan ini, tidak selalu ada jaminan bahwa generasi bakteri akan sama dengan generasi sebelumnya, sesuatu yang sangat bermanfaat bagi kapasitas adaptif mikroorganisme ini. Mutasi bersifat acak, jadi beberapa mungkin buruk dan beberapa mungkin baik, tetapi perbedaan utamanya adalah mutasi yang baik tetap ada dalam populasi., sedangkan yang negatif menghilang.

Dengan demikian, semakin cepat populasi bakteri membelah, semakin besar kemungkinan akan muncul mutasi yang memungkinkan adaptasi yang lebih baik terhadap lingkungan. Keberadaan mikroorganisme yang kebal antibiotik didasarkan pada fondasi ini: pembelahan biner dan pertumbuhan populasi bakteri memberi mereka kemampuan untuk menjadi resisten bahkan terhadap yang paling banyak spesifik.

Ringkasan

Seperti yang telah Anda lihat, segala sesuatu di alam memiliki penjelasan, kecuali untuk kasus luar biasa. Pembelahan biner adalah strategi reproduksi yang sama validnya dengan reproduksi seksual organisme prokariotik, karena mereka memperoleh variabilitas genetika diperlukan untuk beradaptasi dari mutasi pada genomnya, dan bukan melalui penyatuan gamet betina dan jantan (seperti yang terjadi pada jenis).

Pada akhirnya, seluruh proses evolusi dapat diringkas dalam kalimat berikut: makhluk hidup melakukan apa yang mereka bisa dengan apa yang mereka miliki. Mekanisme fisi biner mungkin tidak sempurna, tetapi hal itu tentu saja memungkinkan keabadian dan perluasan mikroorganisme ini di Bumi selama berabad-abad.

Referensi bibliografi:

• Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Pembelahan sel bakteri: non-model siap menjadi sorotan. Tinjauan tahunan mikrobiologi, 71, 393-411.
• Fisi biner, Akademi Khan. Dikumpulkan pada 25 Maret di https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Fisi Biner pada Bakteri. eLS.
• Nistrom, T. (2007). Jenis penuaan bakteri. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Simson, R. Y., & Bel, S. D. (2009). ESCRT kuno dan evolusi pembelahan biner. Tren mikrobiologi, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. G. (1993). Seberapa klonal bakteri?. Prosiding National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.