Binaire splitsing: kenmerken en fasen van dit reproductieproces

Bacteriën omringen ons overal, ook al kunnen we ze niet zien. Deze micro-organismen zijn essentieel voor het leven in alle terrestrische ecosystemen, aangezien ze essentieel zijn in biogeochemische processen zoals afbraak van organisch materiaal, de voltooiing van de stikstofcyclus, de productie van zuurstof (fotosynthetische bacteriën) en vele anderen meer dingen.

We gaan verder, aangezien wordt geschat dat bacteriën 15% bijdragen aan de totale terrestrische biomassa (70 gigaton), alleen overtroffen door planten. Behalve dat ze zich op alle bewoonbare oppervlakken bevinden, leven deze levende wezens ook in ons: onze dikke darm bevat 1014 bacteriële eenheden, die ons helpen bij het afbreken kwestie van plantaardige oorsprong, voorkomen actief infectie door andere micro-organismen en maken de ontwikkeling van het immuunsysteem mogelijk tijdens onze eerste stappen als wezens mensen.

Al deze cijfers en data zijn spannend, maar daar willen we niet bij blijven. Om het belang van bacteriën in de wereld te kennen, is het noodzakelijk om hun manier van leven te onderzoeken, en wat minder dan beschrijf hun voortplanting om erachter te komen hoe bacteriekolonies in de loop van de tijd stabiel blijven. Op basis van dit zeer interessante uitgangspunt vertellen we je er alles over

binaire splitsing.

• Gerelateerd artikel: "Prokaryote cellen: wat zijn het en wat zijn hun kenmerken"

Wat is binaire splitsing?

binaire splitsing is een soort ongeslachtelijke voortplanting die plaatsvindt in bacteriën en archaea, dat wil zeggen microscopische prokaryote organismen. Alvorens verder te gaan, moeten we een reeks grondslagen vaststellen voor zover het reproductie betreft.

We hebben gezegd dat we te maken hebben met een vorm van ongeslachtelijke voortplanting, waarvan het uitgangspunt in wezen hetzelfde is als dat van mitose in meercellige organismen. Onze somatische (weefsel)cellen delen door dit mechanisme, dat wil zeggen de deling van een oudercel in twee dochters met dezelfde vorm, grootte en genetische informatie. In ieder geval vertonen mitose en splijting een reeks zeer belangrijke verschillen.

In grote lijnen is het essentieel om dat te benadrukken mitose is uniek voor organismen met meer dan één cel. Dit mechanisme van celdeling is bedoeld om de cellen van a te vergroten of te vervangen weefsel en daarom wordt het gebruikt voor de groei, ontwikkeling en reparatie van de organen die bedenken. Aan de andere kant volgt binaire splitsing een veel eenvoudiger uitgangspunt: waar er ooit één bacterie was, zijn er nu twee.

Om deze reden is binaire splitsing een soort ongeslachtelijke voortplanting die alleen in organismen wordt verwekt. prokaryoten, dat wil zeggen degenen die slechts uit één cel bestaan ​​(bacteriën en archaea, in dit geval geval). Als het zou worden waargenomen in een meercellig organisme, zouden we te maken hebben met een geval van mitose. Simpel als dat.

Stappen van binaire splitsing

Sindsdien planten de meeste bacteriën zich voort door binaire splitsing dit mechanisme veroorzaakt een exponentiële toename van exemplaren in een kolonie. Waar vroeger één micro-organisme was, zijn er nu twee, dan vier, dan acht, dan 16, 32, 64, 128, etc. Om je een idee te geven, de bacteriën EN. coli onder optimale omstandigheden kan het eenmaal per 20 minuten door splijting worden gedeeld. Zoals je je kunt voorstellen, is het aantal bacterie-eenheden in 24 uur ondenkbaar met deze voortplantingssnelheid.

Vervolgens presenteren we kort elk van de fasen waarin binaire splitsing is verdeeld. Veel van de hier verzamelde mechanismen zijn u ongetwijfeld bekend, aangezien ze sterk lijken op die van mitose. Ga ervoor.

1. Replicatie van DNA

Om een ​​bacterie in twee gelijken te laten delen, moet hij in staat zijn om zijn genetische informatie zelf te repliceren.. Veel van de onderzochte micro-organismen hebben een enkel circulair chromosoom in hun nucleoïde (a verschil met de 46 in de kern van menselijke cellen), dus we nemen deze vuistregel als referentie.

Het bacteriële chromosoom is inherent een replicon, aangezien deze term verwijst naar een eenheid van genetische informatie die alle noodzakelijke elementen bevat om het proces van uit te voeren replicatie. Deze DNA-pool wordt gerepliceerd op een enkele oorsprong, die lineair beweegt tot volledige duplicatie van het hele molecuul.

We gaan niet stoppen bij complexe processen zoals de betrokken structuren, de replicatievork en andere. Het volstaat voor ons om in dit geval te weten dat de enzymen die dit mechanisme mogelijk maken bekend staan ​​als DNA-polymerasen en dat Het is een semi-conservatief proces, dat wil zeggen dat elk nieuw gevormd molecuul één oude en één nieuwe DNA-streng bevat..

2. chromosoom segregatie

Bij normale mitose worden de chromosomen op willekeurige wijze aan de evenaar van de cel gepositioneerd, wachtend om door de mitotische spil naar elke uiterste pool van het cellichaam te worden "getrokken". Bij meiose (waarbij gameten ontstaan) is dit moment echt belangrijk, aangezien chromosoompermutaties op de evenaar van de cel kan resulteren in duizenden verschillende combinaties wat betreft genetische verspreiding. verwijst.

In dit geval zijn de dingen sindsdien veel minder spannend we hebben slechts twee chromosomen geproduceerd door de replicatie van één. De twee chromosomen bewegen en segregeren naar elke pool van het cytoplasma van de bacterie, zonder verdere complicaties.

3. Scheiding

Terwijl elk chromosoom naar een pool reist, dringt het bacteriële membraan binnen om een ​​septum te vormen, ook wel de scheidingswand genoemd., in de cel. Wanneer het septum zich deelt, worden beide bacteriën met de overeenkomstige genetische informatie individuele entiteiten die in staat zijn om autonoom te overleven.

De evolutionaire betekenis van binaire splitsing

Het is noodzakelijk om te benadrukken dat er verschillende soorten binaire splitsing zijn, afhankelijk van het delingsvlak (regelmatig, amoeboïde, transversaal, schuin, enz.), maar we willen ons niet concentreren op technische terminologie. Bij wijze van afsluiting vinden we het veel interessanter om de reden voor dit mechanisme te onderzoeken, even eenvoudig als essentieel.

De sleutel tot bacteriële binaire splitsing kan worden omvat in een enkel concept: logaritmische release. Deze term verwijst naar de tweede fase van bacteriegroei, na de gewenning van micro-organismen aan het nieuwe medium waarin ze zijn geïntroduceerd. Tijdens deze fase wordt een exponentiële toename van de bacteriegroeicurve waargenomen, dat wil zeggen, hoe meer bacteriën er in de oorspronkelijke populatie worden aangetroffen, hoe meer ze zich kunnen delen.

Opgemerkt moet worden dat de helling van de logaritmische functie afhangt van de omgevingsomstandigheden, aangezien het niet hetzelfde is om op een warme en afgelegen plek te groeien dan om op de Noordpool te groeien. In ieder geval wordt de stabilisatie van de groei (overgang naar de stationaire fase of "plateau") gezien geconditioneerd door de beschikbaarheid van voedingsstoffen: bacteriën stoppen met delen als er geen middelen meer zijn overleven.

Dit is een duidelijk voorbeeld van een 'kwantiteit boven kwaliteit'-strategie. Alle bacteriën zijn genetisch identiek aan de ouder. (omdat binaire splitsing een vorm van ongeslachtelijke voortplanting is), dus hun aanpassingsvermogen is hetzelfde, toch? Om het succes van binaire splitsing te begrijpen, moeten we er ook rekening mee houden dat de mutatiesnelheid van het bacteriële genoom erg hoog is.

Om deze reden is het niet altijd gegarandeerd dat een bacteriegeneratie dezelfde zal zijn als de vorige, iets wat enorm gunstig is voor het aanpassingsvermogen van deze micro-organismen. Mutaties zijn willekeurig, dus sommige kunnen slecht zijn en sommige kunnen goed zijn, maar het belangrijkste verschil is dat de goede vastzitten in de populatie., terwijl de negatieve verdwijnen.

Dus hoe sneller een bacteriepopulatie zich deelt, hoe waarschijnlijker het is dat er een mutatie zal verschijnen die een betere aanpassing aan de omgeving mogelijk maakt. Het bestaan ​​van antibioticaresistente micro-organismen is gebaseerd op deze basis: binaire splitsing en groei van bacteriepopulaties geeft hen de mogelijkheid om resistent te worden tegen zelfs de meesten specifiek.

Samenvatting

Zoals je hebt gezien, heeft alles in de natuur een verklaring, behalve in uitzonderlijke gevallen. Binaire splitsing is een voortplantingsstrategie die net zo geldig is als seksuele voortplanting voor prokaryote organismen, aangezien ze de variabiliteit verkrijgen genetica die nodig is om zich aan te passen aan mutaties in het genoom, en niet door de vereniging van een vrouwelijke en een mannelijke gameet (zoals gebeurt in onze soort).

Uiteindelijk kan het hele evolutieproces worden samengevat in de volgende zin: levende wezens doen wat ze kunnen met wat ze hebben. Het binaire splijtingsmechanisme is misschien niet perfect, maar het heeft de duurzaamheid en expansie van deze micro-organismen op aarde zeker eeuwenlang mogelijk gemaakt.

Bibliografische referenties:

• Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Bacteriële celdeling: niet-modellen klaar om in de schijnwerpers te staan. Jaarlijks overzicht van de microbiologie, 71, 393-411.
• Binaire splitsing, Khan Academy. Verzameld op 25 maart in https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Binaire splitsing in bacteriën. eLS.
• Nyström, T. (2007). Een bacteriële vorm van veroudering. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Simson, R. Y., & Bell, S. D. (2009). Oude ESCRT's en de evolutie van binaire splitsing. Trends in de microbiologie, 17(11), 507-513.
• Smit, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. G. (1993). Hoe klonaal zijn bacteriën?. Proceedings van de National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.