Dvejetainis dalijimasis: šio dauginimosi proceso ypatybės ir fazės

Bakterijos supa mus visur, net jei negalime jų matyti. Šie mikroorganizmai yra būtini gyvybei visose sausumos ekosistemose, nes jie yra gyvybiškai svarbūs biogeocheminiuose procesuose, pvz. organinių medžiagų skilimas, azoto ciklo užbaigimas, deguonies gamyba (fotosintetinės bakterijos) ir daugelis kitų daugiau dalykų.

Einame toliau, nes manoma, kad bakterijos sudaro 15% visos sausumos biomasės (70 gigatonų), o jas lenkia tik augalai. Šie gyviai gyvena ne tik ant visų gyvenamų paviršių, bet ir mumyse: mūsų dvitaškyje yra 1014 bakterijų vienetų, kurie padeda mums suskaidyti. augalinės kilmės medžiaga, aktyviai užkirsti kelią kitų mikroorganizmų infekcijai ir sudaryti sąlygas vystytis imuninei sistemai per pirmuosius mūsų, kaip būtybių, žingsnius. žmonių.

Visi šie skaičiai ir duomenys yra jaudinantys, bet mes nenorime ten likti. Norint sužinoti bakterijų svarbą pasaulyje, būtina ištirti jų gyvenimo būdą, o ką mažiau apibūdinkite jų dauginimąsi, kad sužinotumėte, kaip laikui bėgant bakterijų kolonijos išlieka stabilios. Remdamiesi šia labai įdomia prielaida, mes jums viską papasakosime

dvejetainis dalijimasis.

• Susijęs straipsnis: "Prokariotinės ląstelės: kas tai yra ir kokios jų savybės"

Kas yra dvejetainis dalijimasis?

dvejetainis dalijimasis yra nelytinio dauginimosi tipas, vykstantis bakterijose ir archėjose, tai yra mikroskopiniuose prokariotiniuose organizmuose. Prieš tęsdami, turime nustatyti daugybę bazių, susijusių su reprodukcija.

Mes sakėme, kad turime reikalą su nelytinio dauginimosi tipu, kurio prielaida iš esmės yra tokia pati kaip daugialąsčių organizmų mitozės. Mūsų somatinės (audinių) ląstelės dalijasi šiuo mechanizmu, tai yra, tėvų ląstelės dalijimasis į dvi dukteris, turinčias vienodą formą, dydį ir genetinę informaciją. Bet kokiu atveju mitozė ir dalijimasis turi daugybę labai svarbių skirtumų.

Apskritai, tai būtina pabrėžti mitozė būdinga tik organizmams, turintiems daugiau nei vieną ląstelę. Šis ląstelių dalijimosi mechanizmas yra skirtas padidinti arba pakeisti a ląsteles audinių, todėl jis naudojamas augti, vystytis ir taisyti organus, kurie makiažas. Kita vertus, dvejetainis dalijimasis vadovaujasi daug paprastesne prielaida: kur anksčiau buvo viena bakterija, dabar yra dvi.

Dėl šios priežasties dvejetainis dalijimasis yra nelytinio dauginimosi tipas, kuris atsiranda tik organizmuose. prokariotai, tai yra tie, kuriuos sudaro tik viena ląstelė (bakterijos ir archėjos, atvejis). Jei tai būtų pastebėta daugialąsčiame organizme, susidurtume su mitozės atveju. Taip paprasta.

Dvejetainio dalijimosi žingsniai

Dauguma bakterijų dauginasi dvejetainiu dalijimusi, nes šis mechanizmas sukelia eksponentinį egzempliorių padidėjimą kolonijoje. Kur anksčiau buvo vienas mikroorganizmas, dabar yra du, tada keturi, tada aštuoni, tada 16, 32, 64, 128 ir kt. Kad suprastum, bakterijos IR. coli optimaliomis sąlygomis jis gali būti dalijamas dalijantis kartą per 20 minučių. Kaip galite įsivaizduoti, per 24 valandas bakterijų vienetų skaičius yra neįsivaizduojamas esant tokiam dauginimosi greičiui.

Toliau trumpai pristatome kiekvieną etapą, į kurį skirstomas dvejetainis dalijimasis. Žinoma, daugelis čia surinktų mechanizmų jums žinomi, nes jie labai panašūs į mitozės mechanizmus. Pirmyn.

1. DNR replikacija

Kad bakterija pasidalytų į dvi lygias dalis, ji turi sugebėti savarankiškai atkartoti savo genetinę informaciją.. Daugelis tirtų mikroorganizmų turi vieną žiedinę chromosomą savo nukleoide (a skirtumas nuo 46 žmogaus ląstelių branduolyje), todėl šią nykščio taisyklę laikysime kaip nuoroda.

Bakterijų chromosoma iš esmės yra replikonas, nes šis terminas reiškia vienetą genetinės informacijos, kurioje yra visi procesui atlikti reikalingi elementai replikacija. Šis DNR telkinys yra replikuojamas vienoje vietoje, kuri juda tiesiškai iki visiško visos molekulės dubliavimosi.

Mes neketiname sustoti ties sudėtingais procesais, tokiais kaip susijusios struktūros, replikacijos šakutė ir kiti. Šiuo atveju mums pakanka žinoti, kad fermentai, leidžiantys šį mechanizmą, yra žinomi kaip DNR polimerazės ir kad Tai pusiau konservatyvus procesas, tai yra, kiekvienoje suformuotoje naujoje molekulėje yra viena sena ir viena nauja DNR grandinė..

2. chromosomų segregacija

Esant normaliai mitozei, chromosomos atsitiktinai išsidėsto ląstelės pusiaujoje, laukiant, kol mitozinis velenas jas „trauks“ į kiekvieną kraštinį ląstelės kūno polių. Mejozėje (kurioje atsiranda lytinių ląstelių) šis momentas yra tikrai svarbus, nes vyksta chromosomų permutacijos Ląstelių pusiaujuje gali atsirasti tūkstančiai skirtingų derinių, kiek tai susiję su genetiniu pasiskirstymu. nurodo.

Šiuo atveju viskas yra daug mažiau įdomi, nes mes turime tik dvi chromosomas, susidarančias vienos replikacijos būdu. Dvi chromosomos be papildomų komplikacijų juda ir atsiskiria į kiekvieną bakterijos citoplazmos polių.

3. Atskyrimas

Kiekvienai chromosomai keliaujant į ašigalį, bakterijų membrana įsiskverbia į pertvarą, dar vadinamą skiriamąja sienele., ląstelės viduje. Kai pertvara dalijasi, abi bakterijos, turinčios atitinkamą genetinę informaciją, tampa atskirais subjektais, galinčiais išgyventi savarankiškai.

Dvejetainio dalijimosi evoliucinė reikšmė

Būtina pabrėžti, kad yra keletas dvejetainio dalijimosi tipų, priklausomai nuo dalijimosi plokštumos (reguliarus, ameboidinis, skersinis, įstrižas ir kt.), tačiau nenorime sutelkti dėmesio į techninę terminiją. Pabaigoje mums atrodo daug įdomiau ištirti šio mechanizmo priežastį, nes ji tokia paprasta, kaip ir būtina.

Bakterijų dvejetainio dalijimosi raktas gali būti įtrauktas į vieną koncepciją: logaritminį išsiskyrimą. Šis terminas reiškia antrąją bakterijų augimo fazę po mikroorganizmų pripratimo prie naujos terpės, į kurią jie įvedami. Šiame etape stebimas eksponentinis bakterijų augimo kreivės padidėjimas, tai yra, kuo daugiau bakterijų randama pradinėje populiacijoje, tuo daugiau jos gali dalytis.

Pažymėtina, kad logaritminės funkcijos nuolydis priklauso nuo aplinkos sąlygų, nes augti šiltoje ir nuošalioje vietoje nėra tas pats, kas augti Šiaurės ašigalyje. Bet kokiu atveju matomas augimo stabilizavimas (perėjimas į stacionarią fazę arba „plato“). sąlygojamas maistinių medžiagų prieinamumas: bakterijos nustoja dalytis, kai nebelieka priemonių išgyventi.

Tai aiškus strategijos „kiekis virš kokybės“ pavyzdys. Visos bakterijos yra genetiškai identiškos motinai. (nes dvejetainis dalijimasis yra nelytinio dauginimosi rūšis), todėl jų prisitaikymas yra toks pat, tiesa? Norėdami suprasti dvejetainio dalijimosi sėkmę, taip pat turime atsižvelgti į tai, kad bakterijų genomo mutacijų greitis yra labai didelis.

Dėl šios priežasties ne visada garantuojama, kad bakterijų karta bus tokia pati kaip ir ankstesnė, o tai nepaprastai naudinga šių mikroorganizmų adaptaciniam gebėjimui. Mutacijos yra atsitiktinės, todėl kai kurios gali būti blogos, o kitos - geros, tačiau pagrindinis skirtumas yra tas, kad gerosios yra fiksuotos populiacijoje., o neigiamos išnyksta.

Taigi, kuo greičiau bakterijų populiacija dalijasi, tuo didesnė tikimybė, kad atsiras mutacija, leidžianti geriau prisitaikyti prie aplinkos. Antibiotikams atsparių mikroorganizmų egzistavimas grindžiamas šiuo pagrindu: dvejetainiu dalijimusi ir bakterijų populiacijų augimas suteikia jiems galimybę tapti atspariais net labiausiai specifinis.

Santrauka

Kaip matėte, gamtoje viskas turi paaiškinimą, išskyrus išskirtinius atvejus. Dvejetainis dalijimasis yra dauginimosi strategija, kuri yra tokia pat galiojanti kaip ir lytinis dauginimasis prokariotiniams organizmams, nes jie įgauna kintamumą genetika, būtina prisitaikyti prie jos genomo mutacijų, o ne dėl moteriškos ir vyriškos lytinės ląstelės sąjungos (kaip atsitinka mūsų rūšis).

Dienos pabaigoje visą evoliucijos procesą galima apibendrinti tokiu sakiniu: gyvi daiktai daro ką gali su tuo, ką turi. Dvejetainis dalijimosi mechanizmas gal ir nėra tobulas, tačiau jis neabejotinai leido šiems mikroorganizmams išsilaikyti ir plėstis Žemėje šimtmečius.

Bibliografinės nuorodos:

• Esvara, P. J. ir Ramamurthi, K. S. (2017). Bakterijų ląstelių dalijimasis: ne modeliai, pasirengę atkreipti dėmesį. Metinė mikrobiologijos apžvalga, 71, 393-411.
• Dvejetainis dalijimasis, Khano akademija. Surinkta kovo 25 d https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolinas, W. (2014). Dvejetainis dalijimasis bakterijose. eLS.
• Nystromas, T. (2007). Bakterinis senėjimas. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samsonas, R. Y. ir Bell, S. d. (2009). Senovės ESCRT ir dvejetainio dalijimosi raida. Mikrobiologijos tendencijos, 17(11), 507-513.
• Smithas, J. M., Smithas, N. H., O'Rourke'as, M. ir Sprattas, B. g. (1993). Kiek kloninės yra bakterijos? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.