Fisiune binară: caracteristici și faze ale acestui proces de reproducere

Bacteriile ne înconjoară peste tot, chiar dacă nu suntem capabili să le vedem. Aceste microorganisme sunt esențiale pentru viață în toate ecosistemele terestre, deoarece sunt vitale în procesele biogeochimice precum descompunerea materiei organice, finalizarea ciclului azotului, producerea de oxigen (bacterii fotosintetice) și multe altele mai multe lucruri.

Mergem mai departe, întrucât se estimează că bacteriile contribuie cu 15% din biomasa totală terestră (70 gigatone), depășită doar de plante. Pe lângă faptul că se află pe toate suprafețele locuibile, aceste viețuitoare trăiesc și în interiorul nostru: colonul nostru conține 1014 unități bacteriene, care ne ajută să descompunem. materie de origine vegetală, prevenim activ infecția cu alte microorganisme și permitem dezvoltarea sistemului imunitar în timpul primilor noștri pași ca ființe oameni.

Toate aceste cifre și date sunt interesante, dar nu vrem să rămânem acolo. Pentru a cunoaște importanța bacteriilor în lume, este necesar să se investigheze modul lor de viață, și ce mai puțin decât descrieți reproducerea lor pentru a afla cum coloniile bacteriene rămân stabile în timp. Pe baza acestei premise foarte interesante, vă vom spune totul despre

fisiune binară.

• Articol înrudit: „Celule procariote: ce sunt și care sunt caracteristicile lor”

Ce este fisiunea binară?

fisiunea binară este un tip de reproducere asexuată care are loc în bacterii și arhee, adică organisme procariote microscopice. Înainte de a continua, trebuie să stabilim o serie de baze în ceea ce privește reproducerea.

Am spus că avem de-a face cu un tip de reproducere asexuată, a cărui premisă este practic aceeași cu cea a mitozei în organismele multicelulare. Celulele noastre somatice (țesutului) se divid prin acest mecanism, adică divizarea unei celule parentale în două fiice cu aceeași formă, dimensiune și informații genetice. În orice caz, mitoza și fisiunea prezintă o serie de diferențe foarte importante.

În linii mari, este esențial să subliniem acest lucru mitoza este unică pentru organismele cu mai mult de o celulă. Acest mecanism de diviziune celulară are scopul de a crește sau înlocui celulele a țesut și, prin urmare, este utilizat pentru creșterea, dezvoltarea și repararea organelor care inventa. Pe de altă parte, fisiunea binară urmează o premisă mult mai simplă: acolo unde odată a fost o bacterie, acum sunt două.

Din acest motiv, fisiunea binară este un tip de reproducere asexuată care este concepută doar în organisme. procariote, adică cele care sunt formate dintr-o singură celulă (bacterii și arhee, în acest caz). Dacă ar fi observată într-un organism multicelular, ne-am afla în fața unui caz de mitoză. Simplu ca asta.

Etapele fisiunii binare

Majoritatea bacteriilor se reproduc prin fisiune binară, deoarece acest mecanism determină o creștere exponențială a exemplarelor dintr-o colonie. Acolo unde înainte era un singur microorganism, acum sunt doi, apoi patru, apoi opt, apoi 16, 32, 64, 128 etc. Ca să vă faceți o idee, bacteriile ȘI. coli în condiţii optime poate fi împărţit prin fisiune o dată la 20 de minute. După cum vă puteți imagina, în 24 de ore numărul de unități bacteriene este de neconceput cu această rată de reproducere.

În continuare, prezentăm pe scurt fiecare dintre etapele în care este împărțită fisiunea binară. Cu siguranță multe dintre mecanismele colectate aici vă sunt familiare, deoarece sunt foarte asemănătoare cu cele ale mitozei. Du-te.

1. Replicarea ADN-ului

Pentru ca o bacterie să se împartă în doi egali, trebuie să fie capabilă să-și autoreproducă informațiile genetice.. Multe dintre microorganismele studiate au un singur cromozom circular în nucleoid (a diferență față de 46 din nucleul celulelor umane), așa că vom lua această regulă generală ca referinţă.

Cromozomul bacterian este în mod inerent un replicon, deoarece acest termen se referă la o unitate de informaţie genetică care conţine toate elementele necesare desfăşurării procesului de replicare. Acest pool de ADN este replicat la o singură origine, care se mișcă liniar până la duplicarea completă a întregii molecule.

Nu ne vom opri la procese complexe, cum ar fi structurile implicate, furculița de replicare și altele. Este suficient să știm, în acest caz, că enzimele care fac posibil acest mecanism sunt cunoscute sub denumirea de ADN polimeraze și că Este un proces semi-conservator, adică fiecare moleculă nouă formată conține o catenă de ADN veche și una nouă..

2. segregarea cromozomilor

În mitoza normală, cromozomii sunt poziționați la ecuatorul celulei într-un mod aleatoriu, așteptând să fie „trași” de fusul mitotic către fiecare pol extrem al corpului celular. În meioză (care dă naștere gameților) acest moment este cu adevărat important, deoarece permutările cromozomiale la ecuatorul celular poate avea ca rezultat mii de combinații diferite în ceea ce privește distribuția genetică. se referă.

În acest caz, lucrurile sunt mult mai puțin incitante, de vreme ce avem doar doi cromozomi produși prin replicarea unuia. Cei doi cromozomi se deplasează și se segregă la fiecare pol al citoplasmei bacteriei, fără alte complicații.

3. Separare

Pe măsură ce fiecare cromozom se deplasează către un pol, membrana bacteriană se invaginează pentru a forma un sept, cunoscut și sub numele de peretele despărțitor., în interiorul celulei. Când septul se divide, ambele bacterii cu informațiile genetice corespunzătoare devin entități individuale capabile de supraviețuire autonomă.

Semnificația evolutivă a fisiunii binare

Este necesar să subliniem că există mai multe tipuri de fisiune binară în funcție de planul de diviziune (regulată, ameboidală, transversală, oblică etc.), dar nu dorim să ne concentrăm pe terminologia tehnică. În încheiere, ni se pare mult mai interesant să explorăm motivul acestui mecanism, pe cât de simplu, pe atât de esențial.

Cheia fisiunii binare bacteriene poate fi cuprinsă într-un singur concept: eliberarea logaritmică. Acest termen se referă la a doua fază a creșterii bacteriene, după obișnuirea microorganismelor cu noul mediu în care sunt introduse. În această etapă se observă o creștere exponențială a curbei de creștere a bacteriilor, adică cu cât se găsesc mai multe bacterii în populația inițială, cu atât se pot diviza mai mult.

Trebuie remarcat faptul că panta funcției logaritmice depinde de condițiile de mediu, deoarece nu este același lucru să crești într-un loc cald și izolat decât să crești la Polul Nord. În orice caz, se vede stabilizarea creșterii (trecerea în faza staționară sau „podis”) conditionat de disponibilitatea nutrientilor: bacteriile inceteaza sa se divizeze cand nu mai exista mijloace a supravietui.

Acesta este un exemplu clar de strategie „cantitate peste calitate”. Toate bacteriile sunt identice genetic cu părintele. (deoarece fisiunea binară este un tip de reproducere asexuată), deci adaptabilitatea lor este aceeași, nu? Pentru a înțelege succesul fisiunii binare, trebuie să ținem cont și de faptul că rata de mutație a genomului bacterian este foarte mare.

Din acest motiv, nu este întotdeauna garantat că o generație bacteriană va fi aceeași cu cea anterioară, ceva extraordinar de benefic pentru capacitatea de adaptare a acestor microorganisme. Mutațiile sunt aleatorii, așa că unele pot fi rele și altele pot fi bune, dar diferența cheie este că cele bune sunt fixate în populație., în timp ce cele negative dispar.

Astfel, cu cât o populație bacteriană se divide mai repede, cu atât este mai probabil să apară o mutație care să permită o mai bună adaptare la mediu. Existenţa microorganismelor rezistente la antibiotice se bazează pe acest fundament: fisiunea binară şi creșterea populațiilor bacteriene le oferă capacitatea de a deveni rezistente chiar și la cele mai multe specific.

rezumat

După cum ați văzut, totul în natură are o explicație, cu excepția cazurilor excepționale. Fisiunea binară este o strategie de reproducere la fel de valabilă ca și reproducerea sexuală pentru organismele procariote, deoarece acestea obțin variabilitatea genetică necesară pentru a se adapta de la mutațiile din genomul său și nu prin unirea unui gamet feminin și masculin (cum se întâmplă în specie).

La sfârșitul zilei, întregul proces evolutiv poate fi rezumat în următoarea propoziție: ființele vii fac ce pot cu ceea ce au. Mecanismul de fisiune binară poate să nu fie perfect, dar cu siguranță a permis permanența și extinderea acestor microorganisme pe Pământ timp de secole.

Referințe bibliografice:

• Eswara, P. J. și Ramamurthi, K. S. (2017). Diviziunea celulară bacteriană: non-modele gata să ia în centrul atenției. Revizuirea anuală a microbiologiei, 71, 393-411.
• Fisiune binară, Academia Khan. Colectat pe 25 martie în https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Fisiunea binară în bacterii. eLS.
• Nystrom, T. (2007). Un tip de îmbătrânire bacteriană. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samson, R. Y. și Bell, S. d. (2009). ESCRT-urile antice și evoluția fisiunii binare. Tendințe în microbiologie, 17(11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M. și Spratt, B. g. (1993). Cât de clonale sunt bacteriile? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.