Fissão binária: características e fases desse processo de reprodução

Bactérias nos cercam por toda parte, mesmo que não possamos vê-las. Esses microrganismos são essenciais para a vida em todos os ecossistemas terrestres, pois são vitais em processos biogeoquímicos como decomposição da matéria orgânica, conclusão do ciclo do nitrogênio, produção de oxigênio (bactérias fotossintéticas) e muitos outros mais coisas.

Vamos mais longe, pois estima-se que as bactérias contribuam com 15% do total da biomassa terrestre (70 gigatoneladas), superadas apenas pelas plantas. Além de estarem em todas as superfícies habitáveis, esses seres vivos também vivem dentro de nós: nosso cólon contém 1014 unidades bacterianas, que nos ajudam a decompor matéria de origem vegetal, previnem ativamente a infecção de outros microorganismos e possibilitam o desenvolvimento do sistema imunológico durante nossos primeiros passos como seres humanos.

Todos esses números e dados são animadores, mas não queremos ficar por aí. Para saber a importância das bactérias no mundo, é preciso investigar seu modo de vida, e o que menos descreva sua reprodução para descobrir como as colônias bacterianas permanecem estáveis ​​ao longo do tempo. Com base nessa premissa muito interessante, contaremos tudo sobre

fissão binária.

• Artigo relacionado: "Células procarióticas: o que são e quais são as suas características"

O que é fissão binária?

fissão binária é um tipo de reprodução assexuada que ocorre em bactérias e archaea, isto é, organismos procarióticos microscópicos. Antes de continuar, devemos estabelecer uma série de bases no que diz respeito à reprodução.

Dissemos que se trata de um tipo de reprodução assexuada, cuja premissa é basicamente a mesma da mitose em organismos multicelulares. Nossas células (tecidos) somáticas se dividem por esse mecanismo, ou seja, a divisão de uma célula parental em duas filhas com a mesma forma, tamanho e informação genética. De qualquer forma, a mitose e a fissão apresentam uma série de diferenças muito importantes.

Em linhas gerais, é fundamental enfatizar que a mitose é exclusiva de organismos com mais de uma célula. Este mecanismo de divisão celular destina-se a aumentar ou substituir as células de um tecido e, portanto, é utilizado para o crescimento, desenvolvimento e reparação dos órgãos que inventar. Por outro lado, a fissão binária segue uma premissa muito mais simples: onde antes havia uma bactéria, agora há duas.

Por esta razão, a fissão binária é um tipo de reprodução assexuada que só é concebida em organismos. procariotos, ou seja, aqueles que são constituídos por apenas uma célula (bactérias e archaea, neste caso). Se fosse observado em um organismo multicelular, estaríamos diante de um caso de mitose. Simples assim.

Etapas da fissão binária

A maioria das bactérias se reproduz por fissão binária, uma vez que esse mecanismo causa um aumento exponencial de espécimes em uma colônia. Onde antes havia um microrganismo, agora há dois, depois quatro, depois oito, depois 16, 32, 64, 128, etc. Para se ter uma ideia, as bactérias E. coli sob condições ideais, pode ser dividido por fissão uma vez a cada 20 minutos. Como você pode imaginar, em 24 horas o número de unidades bacterianas é inconcebível com essa taxa reprodutiva.

A seguir, apresentamos brevemente cada uma das etapas em que a fissão binária é dividida. Certamente muitos dos mecanismos coletados aqui são familiares para você, pois são muito semelhantes aos da mitose. Vá em frente.

1. Replicação do DNA

Para uma bactéria se dividir em duas iguais, ela deve ser capaz de auto-replicar sua informação genética.. Muitos dos microorganismos estudados possuem um único cromossomo circular em seu nucleóide (um diferença do 46 no núcleo das células humanas), então vamos tomar esta regra como referência.

O cromossomo bacteriano é inerentemente um replicon, já que este termo se refere a uma unidade de informação genética que contém todos os elementos necessários para realizar o processo de replicação. Esse pool de DNA é replicado em uma única origem, que se move linearmente até a duplicação completa de toda a molécula.

Não vamos nos deter em processos complexos como as estruturas envolvidas, a forquilha de replicação e outros. Basta sabermos, neste caso, que as enzimas que possibilitam esse mecanismo são conhecidas como DNA polimerases e que É um processo semiconservativo, ou seja, cada nova molécula formada contém uma fita de DNA antiga e uma nova..

2. segregação cromossômica

Na mitose normal, os cromossomos são posicionados no equador da célula de forma aleatória, esperando para serem "puxados" pelo fuso mitótico para cada pólo extremo do corpo celular. Na meiose (que dá origem aos gametas) esse momento é realmente importante, pois as permutações cromossômicas no equador da célula pode resultar em milhares de combinações diferentes no que diz respeito à distribuição genética. refere.

Neste caso, as coisas são muito menos emocionantes, pois temos apenas dois cromossomos produzidos pela replicação de um. Os dois cromossomos se deslocam e se segregam para cada polo do citoplasma da bactéria, sem maiores complicações.

3. Separação

À medida que cada cromossomo viaja para um polo, a membrana bacteriana se invagina para formar um septo, também conhecido como parede divisória., dentro da célula. Quando o septo se divide, ambas as bactérias com a informação genética correspondente tornam-se entidades individuais capazes de sobrevivência autônoma.

O significado evolutivo da fissão binária

É necessário enfatizar que existem vários tipos de fissão binária dependendo do plano de divisão (regular, amebóide, transversal, oblíqua, etc.), mas não queremos nos concentrar na terminologia técnica. Para encerrar, achamos muito mais interessante explorar o porquê desse mecanismo, tão simples quanto essencial.

A chave para a fissão binária bacteriana pode ser englobada em um único conceito: liberação logarítmica. Este termo refere-se à segunda fase do crescimento bacteriano, após a habituação dos microrganismos ao novo meio em que são introduzidos. Nessa etapa, observa-se um aumento exponencial da curva de crescimento bacteriano, ou seja, quanto mais bactérias encontradas na população inicial, mais elas conseguem se dividir.

Deve-se notar que a inclinação da função logarítmica depende das condições ambientais, pois não é o mesmo crescer em um local quente e isolado do que crescer no Pólo Norte. De qualquer forma, a estabilização do crescimento (passagem para a fase estacionária ou "platô") é vista condicionado pela disponibilidade de nutrientes: as bactérias param de se dividir quando não há mais meios para sobreviver.

Este é um exemplo claro de uma estratégia de “quantidade acima da qualidade”. Todas as bactérias são geneticamente idênticas ao progenitor. (porque a fissão binária é um tipo de reprodução assexuada), então a adaptabilidade deles é a mesma, certo? Para entender o sucesso da fissão binária, devemos também levar em conta que a taxa de mutação do genoma bacteriano é muito alta.

Por isso, nem sempre é garantido que uma geração bacteriana será igual à anterior, algo tremendamente benéfico para a capacidade adaptativa desses microrganismos. As mutações são aleatórias, então algumas podem ser ruins e outras podem ser boas, mas a principal diferença é que as boas são fixas na população., enquanto os negativos desaparecem.

Assim, quanto mais rápido uma população bacteriana se divide, mais provável é que apareça uma mutação que permita uma melhor adaptação ao ambiente. A existência de microorganismos resistentes a antibióticos baseia-se neste fundamento: fissão binária e O crescimento de populações bacterianas dá a elas a capacidade de se tornarem resistentes até mesmo aos mais específico.

Resumo

Como você viu, tudo na natureza tem uma explicação, exceto casos excepcionais. A fissão binária é uma estratégia reprodutiva tão válida quanto a reprodução sexuada para organismos procarióticos, pois eles obtêm a variabilidade genética necessária para se adaptar a partir de mutações em seu genoma, e não pela união de um gameta feminino e masculino (como ocorre em nosso espécies).

No final das contas, todo o processo evolutivo pode ser resumido na seguinte frase: os seres vivos fazem o que podem com o que têm. O mecanismo de fissão binária pode não ser perfeito, mas certamente permitiu a permanência e expansão desses microrganismos na Terra por séculos.

Referências bibliográficas:

• Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Divisão celular bacteriana: não-modelos preparados para receber os holofotes. Revisão anual de microbiologia, 71, 393-411.
• Fissão binária, Khan Academy. Coletado em 25 de março em https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• MARGOLIN, W. (2014). Fissão Binária em Bactérias. eLS.
• Nyström, T. (2007). Um tipo bacteriano de envelhecimento. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Sansão, R. Y., & Bell, S. d. (2009). ESCRTs antigos e a evolução da fissão binária. Tendências em microbiologia, 17(11), 507-513.
• Smith, j. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. g. (1993). Quão clonais são as bactérias?. Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.