La fissione binaria: caratteristiche e fasi di questo processo di riproduzione

I batteri ci circondano ovunque, anche se non siamo in grado di vederli. Questi microrganismi sono essenziali per la vita in tutti gli ecosistemi terrestri, poiché sono vitali nei processi biogeochimici come decomposizione della materia organica, il completamento del ciclo dell'azoto, la produzione di ossigeno (batteri fotosintetici) e molti altri più cose.

Andiamo oltre, poiché si stima che i batteri contribuiscano al 15% della biomassa terrestre totale (70 gigatoni), superati solo dalle piante. Oltre a trovarsi su tutte le superfici abitabili, questi esseri viventi vivono anche dentro di noi: il nostro colon contiene 1014 unità batteriche, che ci aiutano ad abbattere materia di origine vegetale, prevenire attivamente l'infezione da altri microrganismi e consentire lo sviluppo del sistema immunitario durante i nostri primi passi come esseri umani.

Tutte queste cifre e dati sono entusiasmanti, ma non vogliamo rimanere lì. Per conoscere l'importanza dei batteri nel mondo, è necessario indagare sul loro modo di vivere, e cosa meno descrivere la loro riproduzione per scoprire come le colonie batteriche rimangono stabili nel tempo. Sulla base di questa premessa molto interessante, vi racconteremo tutto

fissione binaria.

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Cos'è la fissione binaria?

la fissione binaria è un tipo di riproduzione asessuata che avviene nei batteri e negli archaea, cioè microscopici organismi procarioti. Prima di continuare, dobbiamo stabilire una serie di basi per quanto riguarda la riproduzione.

Abbiamo detto che si tratta di un tipo di riproduzione asessuata, il cui presupposto è sostanzialmente lo stesso di quello della mitosi negli organismi pluricellulari. Le nostre cellule somatiche (di tessuto) si dividono secondo questo meccanismo, cioè la divisione di una cellula parentale in due figlie con la stessa forma, dimensione e informazioni genetiche. In ogni caso mitosi e fissione presentano una serie di differenze molto importanti.

In linea di massima, è essenziale sottolinearlo la mitosi è unica per gli organismi con più di una cellula. Questo meccanismo di divisione cellulare ha lo scopo di aumentare o sostituire le cellule di a tessuto e, quindi, è utilizzato per la crescita, lo sviluppo e la riparazione degli organi che trucco. D'altra parte, la fissione binaria segue una premessa molto più semplice: dove una volta c'era un batterio, ora ce ne sono due.

Per questo motivo, la fissione binaria è un tipo di riproduzione asessuata concepita solo negli organismi. procarioti, cioè quelli che sono costituiti da una sola cellula (batteri e archei, in questo caso). Se si osservasse in un organismo pluricellulare, saremmo di fronte a un caso di mitosi. Semplice come quella.

Fasi della fissione binaria

La maggior parte dei batteri si riproduce per fissione binaria, da allora questo meccanismo provoca un aumento esponenziale di esemplari in una colonia. Dove prima c'era un microrganismo, ora ce ne sono due, poi quattro, poi otto, poi 16, 32, 64, 128, ecc. Per darti un'idea, i batteri E. coli in condizioni ottimali può essere diviso per fissione una volta ogni 20 minuti. Come potete immaginare, in 24 ore il numero di unità batteriche è inconcepibile con questo ritmo riproduttivo.

Successivamente, presentiamo brevemente ciascuno degli stadi in cui è suddivisa la fissione binaria. Sicuramente molti dei meccanismi qui raccolti vi sono familiari, poiché sono molto simili a quelli della mitosi. Fallo.

1. Replicazione del DNA

Affinché un batterio si divida in due uguali, deve essere in grado di auto-replicare le proprie informazioni genetiche.. Molti dei microrganismi studiati hanno un singolo cromosoma circolare nel loro nucleoide (a differenza dal 46 nel nucleo delle cellule umane), quindi prenderemo questa regola empirica come riferimento.

Il cromosoma batterico è intrinsecamente un replicone, poiché questo termine si riferisce a un'unità di informazioni genetiche che contengono tutti gli elementi necessari per svolgere il processo di replica. Questo pool di DNA viene replicato a una singola origine, che si muove linearmente fino alla completa duplicazione dell'intera molecola.

Non ci fermeremo a processi complessi come le strutture coinvolte, il fork di replicazione e altri. Ci basta sapere, in questo caso, che gli enzimi che rendono possibile questo meccanismo sono noti come DNA polimerasi e che È un processo semiconservativo, cioè ogni nuova molecola formata contiene un filamento di DNA vecchio e uno nuovo..

2. segregazione cromosomica

Nella normale mitosi, i cromosomi sono posizionati all'equatore della cellula in modo casuale, in attesa di essere "tirati" dal fuso mitotico verso ogni polo estremo del corpo cellulare. Nella meiosi (che dà origine ai gameti) questo momento è veramente importante, poiché le permutazioni cromosomiche all'equatore cellulare può risultare in migliaia di combinazioni diverse per quanto riguarda la distribuzione genetica. si riferisce.

In questo caso, le cose sono molto meno eccitanti, poiché abbiamo solo due cromosomi prodotti dalla replicazione di uno. I due cromosomi si muovono e si segregano a ciascun polo del citoplasma del batterio, senza ulteriori complicazioni.

3. Separazione

Quando ciascun cromosoma si sposta verso un polo, la membrana batterica si invagina per formare un setto, noto anche come parete divisoria., all'interno della cella. Quando il setto si divide, entrambi i batteri con le corrispondenti informazioni genetiche diventano entità individuali capaci di sopravvivenza autonoma.

Il significato evolutivo della fissione binaria

È necessario sottolineare che esistono diversi tipi di fissione binaria a seconda del piano di divisione (regolare, ameboide, trasversale, obliquo, ecc.), ma non vogliamo soffermarci sulla terminologia tecnica. In chiusura, troviamo molto più interessante approfondire il perché di questo meccanismo, tanto semplice quanto essenziale.

La chiave della fissione binaria batterica può essere racchiusa in un unico concetto: il rilascio logaritmico. Con questo termine si intende la seconda fase della crescita batterica, dopo l'assuefazione dei microrganismi al nuovo terreno in cui vengono introdotti. Durante questa fase si osserva un aumento esponenziale della curva di crescita batterica, cioè più batteri si trovano nella popolazione iniziale, più si possono dividere.

Va notato che la pendenza della funzione logaritmica dipende dalle condizioni ambientali, poiché non è la stessa cosa crescere in un luogo caldo e appartato che crescere al Polo Nord. In ogni caso si assiste alla stabilizzazione della crescita (passaggio alla fase stazionaria o "plateau"). condizionato dalla disponibilità di nutrienti: i batteri smettono di dividersi quando non ci sono più mezzi sopravvivere.

Questo è un chiaro esempio di una strategia basata sulla “quantità piuttosto che sulla qualità”. Tutti i batteri sono geneticamente identici al genitore. (perché la fissione binaria è un tipo di riproduzione asessuata), quindi la loro adattabilità è la stessa, giusto? Per comprendere il successo della fissione binaria, dobbiamo anche tener conto che il tasso di mutazione del genoma batterico è molto alto.

Per questo motivo non è sempre garantito che una generazione batterica sia uguale alla precedente, cosa estremamente benefica per la capacità adattativa di questi microrganismi. Le mutazioni sono casuali, quindi alcune possono essere cattive e altre buone, ma la differenza fondamentale è che quelle buone sono fisse nella popolazione., mentre quelli negativi scompaiono.

Pertanto, più velocemente si divide una popolazione batterica, più è probabile che appaia una mutazione che consenta un migliore adattamento all'ambiente. L'esistenza di microrganismi resistenti agli antibiotici si basa su questa base: fissione binaria e la crescita delle popolazioni batteriche dà loro la capacità di diventare resistenti anche ai più specifica.

Riepilogo

Come hai visto, tutto in natura ha una spiegazione, salvo casi eccezionali. La fissione binaria è una strategia riproduttiva valida quanto la riproduzione sessuata per gli organismi procarioti, poiché ottengono la variabilità genetica necessaria per adattarsi alle mutazioni del suo genoma, e non attraverso l'unione di un gamete femminile e uno maschile (come avviene nel nostro specie).

In fin dei conti, l'intero processo evolutivo può essere riassunto nella seguente frase: gli esseri viventi fanno quello che possono con quello che hanno. Il meccanismo di fissione binaria può non essere perfetto, ma ha sicuramente permesso per secoli la permanenza e l'espansione di questi microrganismi sulla Terra.

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