Binær fisjon: egenskaper og faser av denne reproduksjonsprosessen

Bakterier omgir oss overalt, selv om vi ikke er i stand til å se dem. Disse mikroorganismene er essensielle for liv i alle terrestriske økosystemer, siden de er livsviktige i biogeokjemiske prosesser som f.eks. nedbrytning av organisk materiale, fullføring av nitrogensyklusen, produksjon av oksygen (fotosyntetiske bakterier) og mange andre flere ting.

Vi går lenger, siden det er anslått at bakterier bidrar med 15 % av den totale terrestriske biomassen (70 gigatonn), kun overgått av planter. I tillegg til å være på alle beboelige overflater, lever disse levende tingene også inni oss: tykktarmen vår inneholder 1014 bakterieenheter, som hjelper oss å bryte ned materiale av planteopprinnelse, aktivt forhindre infeksjon fra andre mikroorganismer og muliggjøre utvikling av immunsystemet under våre første skritt som vesener mennesker.

Alle disse tallene og dataene er spennende, men vi ønsker ikke å bli der. For å vite viktigheten av bakterier i verden, er det nødvendig å undersøke deres levemåte, og hva mindre enn beskriv reproduksjonen deres for å finne ut hvordan bakteriekolonier holder seg stabile over tid. Basert på dette svært interessante premisset vil vi fortelle deg alt om

binær fisjon.

• Relatert artikkel: "Prokaryote celler: hva er de og hva er deres egenskaper"

Hva er binær fisjon?

binær fisjon er en type aseksuell reproduksjon som finner sted i bakterier og archaea, det vil si mikroskopiske prokaryote organismer. Før vi fortsetter, må vi etablere en rekke baser når det gjelder reproduksjon.

Vi har sagt at vi har å gjøre med en type aseksuell reproduksjon, hvis forutsetning i bunn og grunn er den samme som mitose hos flercellede organismer. Våre somatiske (vevs)celler deler seg ved denne mekanismen, det vil si delingen av en foreldrecelle i to døtre med samme form, størrelse og genetisk informasjon. I alle fall presenterer mitose og fisjon en rekke svært viktige forskjeller.

I store trekk er det vesentlig å understreke det mitose er unikt for organismer med mer enn én celle. Denne mekanismen for celledeling er ment å øke eller erstatte cellene i en vev, og derfor brukes det til vekst, utvikling og reparasjon av organene som sminke. På den annen side følger binær fisjon et mye enklere premiss: der det en gang var én bakterie, er det nå to.

Av denne grunn er binær fisjon en type aseksuell reproduksjon som bare er unnfanget i organismer. prokaryoter, det vil si de som bare består av én celle (bakterier og arkea, i denne sak). Hvis det ble observert i en flercellet organisme, ville vi stå overfor et tilfelle av mitose. Så enkelt som det.

Trinn av binær fisjon

De fleste bakterier formerer seg ved binær fisjon, siden denne mekanismen forårsaker en eksponentiell økning i prøver i en koloni. Der det før var én mikroorganisme, er det nå to, så fire, så åtte, så 16, 32, 64, 128 osv. For å gi deg en idé, bakteriene OG. coli under optimale forhold kan den deles ved fisjon en gang hvert 20. minutt. Som du kan forestille deg, er antallet bakterieenheter utenkelig på 24 timer med denne reproduksjonshastigheten.

Deretter presenterer vi kort hvert av stadiene som binær fisjon er delt inn i. Mange av mekanismene som er samlet her er sikkert kjent for deg, siden de ligner veldig på mitose. Gå for det.

1. Replikering av DNA

For at en bakterie skal dele seg i to like, må den være i stand til å selvreplisere sin genetiske informasjon.. Mange av mikroorganismene som er studert har et enkelt sirkulært kromosom i nukleoidet (a forskjell fra 46 i kjernen til menneskelige celler), så vi tar denne tommelfingerregelen som henvisning.

Det bakterielle kromosomet er iboende et replikon, siden dette begrepet refererer til en enhet av genetisk informasjon som inneholder alle nødvendige elementer for å gjennomføre prosessen med replikering. Denne DNA-poolen er replikert ved en enkelt opprinnelse, som beveger seg lineært inntil fullstendig duplisering av hele molekylet.

Vi kommer ikke til å stoppe ved komplekse prosesser som de involverte strukturene, replikeringsgaffelen og andre. Det er nok for oss å vite, i dette tilfellet, at enzymene som gjør denne mekanismen mulig er kjent som DNA-polymeraser og at Det er en semi-konservativ prosess, det vil si at hvert nytt molekyl som dannes inneholder en gammel og en ny DNA-streng..

2. kromosom segregering

Ved normal mitose er kromosomer plassert ved ekvator av cellen på en tilfeldig måte, og venter på å bli "trukket" av den mitotiske spindelen til hver ytterste pol av cellekroppen. I meiose (som gir opphav til gameter) er dette øyeblikket virkelig viktig, siden kromosompermutasjoner ved celleekvator kan resultere i tusenvis av forskjellige kombinasjoner når det gjelder genetisk distribusjon. refererer.

I dette tilfellet er ting mye mindre spennende, siden vi har bare to kromosomer produsert ved replikering av ett. De to kromosomene beveger seg og segregerer til hver pol av bakteriens cytoplasma, uten ytterligere komplikasjoner.

3. Atskillelse

Når hvert kromosom beveger seg til en pol, invaginerer bakteriemembranen for å danne en skillevegg, også kjent som skilleveggen., inne i cellen. Når skilleveggen deler seg, blir begge bakteriene med den tilsvarende genetiske informasjonen individuelle enheter som er i stand til autonom overlevelse.

Den evolusjonære betydningen av binær fisjon

Det er nødvendig å understreke at det finnes flere typer binær fisjon avhengig av divisjonsplanet (regelmessig, amøboid, tverrgående, skrå osv.), men vi ønsker ikke å fokusere på teknisk terminologi. Til slutt finner vi det mye mer interessant å utforske årsaken til denne mekanismen, like enkel som den er essensiell.

Nøkkelen til bakteriell binær fisjon kan omfattes av et enkelt konsept: logaritmisk frigjøring. Dette begrepet refererer til den andre fasen av bakterievekst, etter tilvenning av mikroorganismer til det nye mediet de introduseres i. I løpet av dette stadiet observeres en eksponentiell økning i bakterievekstkurven, det vil si at jo flere bakterier som finnes i den opprinnelige populasjonen, jo mer kan de dele seg.

Det skal bemerkes at helningen til den logaritmiske funksjonen avhenger av miljøforholdene, siden det ikke er det samme å vokse på et varmt og bortgjemt sted enn å vokse på Nordpolen. I alle fall ses stabilisering av vekst (passasje til stasjonær fase eller "platå") betinget av tilgjengeligheten av næringsstoffer: bakterier slutter å dele seg når det ikke er flere midler å overleve.

Dette er et tydelig eksempel på en "kvantitet over kvalitet"-strategi. Alle bakterier er genetisk identiske med foreldrene. (fordi binær fisjon er en type aseksuell reproduksjon), så deres tilpasningsevne er den samme, ikke sant? For å forstå suksessen til binær fisjon, må vi også ta i betraktning at mutasjonsraten til bakteriegenomet er svært høy.

Av denne grunn er det ikke alltid garantert at en bakteriegenerasjon vil være den samme som den forrige, noe som er enormt gunstig for tilpasningsevnen til disse mikroorganismene. Mutasjoner er tilfeldige, så noen kan være dårlige og noen kan være gode, men den viktigste forskjellen er at de gode er faste i befolkningen., mens de negative forsvinner.

Jo raskere en bakteriepopulasjon deler seg, jo mer sannsynlig er det at det oppstår en mutasjon som muliggjør en bedre tilpasning til miljøet. Eksistensen av antibiotika-resistente mikroorganismer er basert på dette grunnlaget: binær fisjon og vekst av bakteriepopulasjoner gir dem muligheten til å bli motstandsdyktige mot selv det meste spesifikk.

Sammendrag

Som du har sett, har alt i naturen en forklaring, bortsett fra unntakstilfeller. Binær fisjon er en reproduksjonsstrategi som er like gyldig som seksuell reproduksjon for prokaryote organismer, siden de oppnår variabiliteten genetikk som er nødvendig for å tilpasse seg mutasjoner i genomet, og ikke gjennom foreningen av en kvinnelig og en mannlig kjønnscelle (som forekommer i vår arter).

På slutten av dagen kan hele evolusjonsprosessen oppsummeres i følgende setning: levende ting gjør hva de kan med det de har. Den binære fisjonsmekanismen er kanskje ikke perfekt, men den har absolutt tillatt varigheten og utvidelsen av disse mikroorganismene på jorden i århundrer.

Bibliografiske referanser:

• Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Bakteriell celledeling: ikke-modeller klar til å ta søkelyset. Årlig gjennomgang av mikrobiologi, 71, 393-411.
• Binær fisjon, Khan Academy. Samlet 25. mars i https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Binær fisjon i bakterier. eLS.
• Nystrøm, T. (2007). En bakteriell form for aldring. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samson, R. Y., & Bell, S. d. (2009). Gamle ESCRT-er og utviklingen av binær fisjon. Trends in microbiology, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. g. (1993). Hvor klonale er bakterier? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.