Binārā dalīšanās: šī reprodukcijas procesa īpašības un fāzes

Baktērijas mūs ieskauj visur, pat ja mēs tās neredzam. Šie mikroorganismi ir būtiski dzīvībai visās sauszemes ekosistēmās, jo tie ir vitāli svarīgi bioģeoķīmiskos procesos, piemēram, organisko vielu sadalīšanās, slāpekļa cikla pabeigšana, skābekļa ražošana (fotosintēzes baktērijas) un daudzi citi vairāk lietu.

Mēs ejam tālāk, jo tiek lēsts, ka baktērijas veido 15% no kopējās sauszemes biomasas (70 gigatonas), ko pārspēj tikai augi. Papildus tam, ka šīs dzīvās būtnes atrodas uz visām apdzīvojamām virsmām, tās dzīvo arī mūsos: mūsu resnajā zarnā ir 1014 baktēriju vienības, kas palīdz mums sadalīties. augu izcelsmes viela, aktīvi novērš infekciju no citiem mikroorganismiem un ļauj attīstīt imūnsistēmu mūsu kā būtnes pirmo soļu laikā. cilvēkiem.

Visi šie skaitļi un dati ir aizraujoši, taču mēs nevēlamies tur palikt. Lai zinātu baktēriju nozīmi pasaulē, ir jāizpēta to dzīvesveids, un kas mazāks par aprakstiet to vairošanos, lai noskaidrotu, kā baktēriju kolonijas laika gaitā saglabājas stabilas. Pamatojoties uz šo ļoti interesanto pieņēmumu, mēs jums pastāstīsim visu par to

binārā skaldīšana.

• Saistīts raksts: "Prokariotu šūnas: kas tās ir un kādas ir to īpašības"

Kas ir binārā skaldīšana?

binārā skaldīšana ir aseksuālas vairošanās veids, kas notiek baktērijās un arhejās, tas ir, mikroskopiskos prokariotu organismos. Pirms turpināt, mums ir jāizveido virkne bāzu, ciktāl tas attiecas uz reprodukciju.

Mēs esam teikuši, ka mums ir darīšana ar aseksuālās vairošanās veidu, kuras priekšnoteikums būtībā ir tāds pats kā mitozei daudzšūnu organismos. Mūsu somatiskās (audu) šūnas dalās ar šo mehānismu, tas ir, vecāku šūnas sadalīšanu divās meitās ar vienādu formu, izmēru un ģenētisko informāciju. Jebkurā gadījumā mitozei un skaldīšanai ir vairākas ļoti svarīgas atšķirības.

Vispārīgi runājot, ir svarīgi to uzsvērt mitoze ir raksturīga tikai organismiem ar vairāk nekā vienu šūnu. Šis šūnu dalīšanās mehānisms ir paredzēts, lai palielinātu vai aizstātu a šūnas audus, un tāpēc to izmanto to orgānu augšanai, attīstībai un atjaunošanai, kas meikaps. No otras puses, binārā dalīšanās notiek pēc daudz vienkāršāka priekšnoteikuma: kur kādreiz bija viena baktērija, tagad ir divas.

Šī iemesla dēļ binārā dalīšanās ir aseksuālas vairošanās veids, kas ir iecerēts tikai organismos. prokarioti, tas ir, tie, kas sastāv tikai no vienas šūnas (baktērijas un arhejas, šajā gadījums). Ja tas tiktu novērots daudzšūnu organismā, mēs saskartos ar mitozes gadījumu. Tik vienkārši.

Binārās skaldīšanas soļi

Lielākā daļa baktēriju vairojas binārās dalīšanās ceļā, kopš šis mehānisms izraisa eksponenciālu īpatņu pieaugumu kolonijā. Kur agrāk bija viens mikroorganisms, tagad ir divi, tad četri, tad astoņi, tad 16, 32, 64, 128 utt. Lai sniegtu jums priekšstatu, baktērijas UN. coli optimālos apstākļos to var sadalīt ar skaldīšanu reizi 20 minūtēs. Kā jūs varat iedomāties, 24 stundu laikā baktēriju vienību skaits ir neiedomājams ar šādu reproduktīvo ātrumu.

Tālāk mēs īsi iepazīstinām ar katru no posmiem, kuros tiek sadalīta binārā skaldīšana. Protams, daudzi šeit apkopotie mehānismi jums ir pazīstami, jo tie ir ļoti līdzīgi mitozes mehānismiem. Dari tā.

1. DNS replikācija

Lai baktērija sadalītos divos vienādos, tai ir jāspēj pašam replicēt savu ģenētisko informāciju.. Daudziem pētītajiem mikroorganismiem nukleoīdā ir viena apļveida hromosoma (a atšķirība no 46 cilvēka šūnu kodolā), tāpēc šo īkšķa noteikumu pieņemsim kā atsauce.

Baktēriju hromosoma pēc būtības ir replikons, jo šis termins attiecas uz vienību ģenētisko informāciju, kas satur visus procesa veikšanai nepieciešamos elementus replikācija. Šis DNS kopums tiek replicēts vienā vietā, kas kustas lineāri līdz pilnīgai visas molekulas dublēšanās.

Mēs neapstāsimies pie sarežģītiem procesiem, piemēram, iesaistītajām struktūrām, replikācijas dakšas un citiem. Šajā gadījumā mums pietiek zināt, ka fermenti, kas padara iespējamu šo mehānismu, ir zināmi kā DNS polimerāzes un ka Tas ir daļēji konservatīvs process, tas ir, katra jaunā izveidotā molekula satur vienu veco un vienu jaunu DNS virkni..

2. hromosomu segregācija

Parastā mitozē hromosomas tiek novietotas pie šūnas ekvatora nejaušā veidā, gaidot, kad mitotiskā vārpstiņa tās "velk" uz katru šūnas ķermeņa galējo polu. Mejozē (kas rada gametas) šis brīdis ir patiesi svarīgs, jo notiek hromosomu permutācijas pie šūnu ekvatora var radīt tūkstošiem dažādu kombināciju, ciktāl tas attiecas uz ģenētisko izplatību. atsaucas.

Šajā gadījumā lietas ir daudz mazāk aizraujošas, jo mums ir tikai divas hromosomas, kas rodas, replikējot vienu. Abas hromosomas bez papildu komplikācijām pārvietojas un atdalās katrā baktērijas citoplazmas polā.

3. Atdalīšana

Katrai hromosomai virzoties uz polu, baktēriju membrāna invaginējas, veidojot starpsienu, ko sauc arī par sadalošo sienu., šūnas iekšpusē. Kad starpsiena sadalās, abas baktērijas ar atbilstošo ģenētisko informāciju kļūst par atsevišķām vienībām, kas spēj autonomi izdzīvot.

Binārās skaldīšanas evolucionārā nozīme

Jāuzsver, ka ir vairāki binārās skaldīšanas veidi atkarībā no dalījuma plaknes (regulāra, amēboīda, šķērsvirziena, slīpa u.c.), taču mēs nevēlamies pievērsties tehniskajai terminoloģijai. Noslēgumā mums šķiet daudz interesantāk izpētīt šī mehānisma iemeslu, jo tas ir tik vienkārši, cik tas ir būtiski.

Baktēriju binārās dalīšanās atslēgu var ietvert vienā jēdzienā: logaritmiskā izdalīšanās. Šis termins attiecas uz baktēriju augšanas otro fāzi pēc mikroorganismu pieradināšanas pie jaunās barotnes, kurā tie tiek ievadīti. Šajā posmā tiek novērots eksponenciāls baktēriju augšanas līknes pieaugums, tas ir, jo vairāk baktēriju ir atrodama sākotnējā populācijā, jo vairāk tās var sadalīties.

Jāņem vērā, ka logaritmiskās funkcijas slīpums ir atkarīgs no vides apstākļiem, jo ​​augt siltā un nomaļā vietā nav tas pats, kas augt Ziemeļpolā. Jebkurā gadījumā augšanas stabilizēšanās (pāreja uz stacionāro fāzi jeb "plato") ir redzama ko nosaka barības vielu pieejamība: baktērijas pārtrauc dalīties, kad vairs nav līdzekļu lai izdzīvotu.

Šis ir spilgts stratēģijas “daudzums pār kvalitāti” piemērs. Visas baktērijas ir ģenētiski identiskas vecākiem. (jo binārā dalīšanās ir aseksuālas vairošanās veids), tāpēc to pielāgošanās spēja ir tāda pati, vai ne? Lai saprastu binārās dalīšanās panākumus, jāņem vērā arī tas, ka baktēriju genoma mutāciju ātrums ir ļoti augsts.

Šī iemesla dēļ ne vienmēr tiek garantēts, ka baktēriju paaudze būs tāda pati kā iepriekšējā, kas ir ārkārtīgi labvēlīgs šo mikroorganismu adaptācijas spējai. Mutācijas ir nejaušas, tāpēc dažas var būt sliktas, bet dažas var būt labas, taču galvenā atšķirība ir tā, ka labās ir fiksētas populācijā., savukārt negatīvie pazūd.

Tādējādi, jo ātrāk sadalās baktēriju populācija, jo lielāka iespēja, ka parādīsies mutācija, kas ļaus labāk pielāgoties videi. Pret antibiotikām rezistentu mikroorganismu esamība ir balstīta uz šo pamatu: binārā dalīšanās un baktēriju populāciju augšana dod tām spēju kļūt rezistentām pat pret visvairāk specifisks.

Kopsavilkums

Kā redzējāt, dabā visam ir izskaidrojums, izņemot izņēmuma gadījumus. Binārā dalīšanās ir reproduktīvā stratēģija, kas ir tikpat derīga kā prokariotu organismu seksuālā vairošanās, jo tie iegūst mainīgumu ģenētika, kas nepieciešama, lai pielāgotos mutācijām tās genomā, nevis sievietes un vīrieša gametas savienošanās rezultātā (kā tas notiek mūsu sugas).

Galu galā visu evolūcijas procesu var rezumēt šādā teikumā: dzīvās būtnes dara to, ko spēj, ar to, kas viņiem ir. Binārās dalīšanās mehānisms var nebūt ideāls, taču tas noteikti ir ļāvis pastāvēt un izplesties šiem mikroorganismiem uz Zemes gadsimtiem ilgi.

Bibliogrāfiskās atsauces:

• Esvara, P. J. un Ramamurthi, K. S. (2017). Baktēriju šūnu dalīšanās: nemodeļi, kas ir gatavi pievērsties uzmanības centrā. Ikgadējais mikrobioloģijas apskats, 71, 393-411.
• Binārā skaldīšana, Hanas akadēmija. Savākts 25. martā in https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolina, V. (2014). Binārā dalīšanās baktērijās. eLS.
• Nīstroms, T. (2007). Baktēriju novecošanās veids. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samsons, R. Y. un Bells, S. d. (2009). Senie ESCRT un binārās dalīšanās evolūcija. Trends in Microbiology, 17(11), 507-513.
• Smits, Dž. M., Smits, N. H., O'Rurks, M. un Sprats, B. g. (1993). Cik klonālas ir baktērijas? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.