Бинарное деление: особенности и фазы этого процесса воспроизводства

Бактерии окружают нас повсюду, даже если мы не в состоянии их увидеть. Эти микроорганизмы необходимы для жизни во всех наземных экосистемах, поскольку они жизненно важны для биогеохимических процессов, таких как разложение органики, завершение круговорота азота, производство кислорода (фотосинтезирующие бактерии) и многие другие больше вещей.

Мы идем дальше, поскольку, по оценкам, бактерии составляют 15% от общей наземной биомассы (70 гигатонн), уступая только растениям. Помимо того, что они находятся на всех пригодных для жизни поверхностях, эти живые существа живут и внутри нас: в нашей толстой кишке содержится 1014 бактериальных единиц, которые помогают нам расщеплять вещества растительного происхождения, активно предотвращают заражение другими микроорганизмами и способствуют развитию иммунной системы на первых этапах нашего существования. люди.

Все эти цифры и данные волнуют, но мы не хотим на этом останавливаться. Чтобы узнать значение бактерий в мире, необходимо исследовать их образ жизни, а что меньше опишите их размножение, чтобы выяснить, как бактериальные колонии остаются стабильными с течением времени. Исходя из этой очень интересной предпосылки, мы расскажем вам все о

бинарное деление.

• Связанная статья: «Прокариотические клетки: что это такое и каковы их характеристики»

Что такое бинарное деление?

бинарное деление тип бесполого размножения, имеющий место у бактерий и архей, то есть у микроскопических прокариотических организмов. Прежде чем продолжить, мы должны установить ряд оснований, касающихся воспроизводства.

Мы сказали, что имеем дело с типом бесполого размножения, предпосылка которого в основном та же, что и у митоза у многоклеточных организмов. Наши соматические (тканевые) клетки делятся по этому механизму, то есть делением родительской клетки на две дочерние с одинаковой формой, размером и генетической информацией. В любом случае митоз и деление имеют ряд очень важных отличий.

Вообще говоря, важно подчеркнуть, что митоз уникален для организмов, состоящих более чем из одной клетки. Этот механизм клеточного деления предназначен для увеличения или замены клеток ткани и, следовательно, он используется для роста, развития и восстановления органов, которые составить. С другой стороны, бинарное деление следует гораздо более простой предпосылке: раньше была одна бактерия, а теперь их две.

По этой причине бинарное деление - это тип бесполого размножения, который возможен только в организмах. прокариоты, то есть те, которые состоят только из одной клетки (бактерии и археи, в этом случай). Если бы это наблюдалось в многоклеточном организме, мы столкнулись бы со случаем митоза. Просто как тот.

Этапы бинарного деления

Большинство бактерий размножаются бинарным делением, так как этот механизм вызывает экспоненциальное увеличение количества особей в колонии.. Там, где раньше был один микроорганизм, теперь их два, потом четыре, потом восемь, потом 16, 32, 64, 128 и т. д. Чтобы дать вам представление, бактерии И. кишечная палочка в оптимальных условиях он может делиться делением каждые 20 минут. Как вы понимаете, за 24 часа количество бактериальных единиц невообразимо при такой скорости размножения.

Далее мы кратко представим каждую из стадий, на которые делится бинарное деление. Наверняка многие из собранных здесь механизмов вам знакомы, так как они очень похожи на механизмы митоза. Действуй.

1. Репликация ДНК

Чтобы бактерия разделилась на две равные части, она должна быть способна самостоятельно воспроизводить свою генетическую информацию.. Многие из исследованных микроорганизмов имеют одну кольцевую хромосому в своем нуклеоиде (а. отличие от 46 в ядре клеток человека), поэтому мы будем использовать это эмпирическое правило как ссылка.

Бактериальная хромосома по своей сути является репликоном, поскольку этот термин относится к единице генетической информации, которая содержит все необходимые элементы для осуществления процесса репликация. Этот пул ДНК реплицируется в одном источнике, который перемещается линейно до полного дублирования всей молекулы.

Мы не собираемся останавливаться на сложных процессах, таких как задействованные структуры, вилка репликации и другие. В данном случае нам достаточно знать, что ферменты, делающие возможным этот механизм, известны как ДНК-полимеразы и что Это полуконсервативный процесс, то есть каждая образующаяся новая молекула содержит одну старую и одну новую цепь ДНК..

2. расхождение хромосом

При нормальном митозе хромосомы располагаются на экваторе клетки случайным образом, ожидая, когда митотическое веретено «притянет» их к каждому крайнему полюсу тела клетки. В мейозе (который дает начало гаметам) этот момент действительно важен, так как перестановки хромосом на клеточном экваторе может привести к тысячам различных комбинаций в том, что касается генетического распределения. относится.

В этом случае все гораздо менее увлекательно, поскольку у нас есть только две хромосомы, полученные в результате репликации одной. Две хромосомы перемещаются и расходятся к каждому полюсу цитоплазмы бактерии без дальнейших осложнений.

3. Разделение

Когда каждая хромосома движется к полюсу, бактериальная мембрана инвагинирует, образуя перегородку, также известную как разделительная стенка., внутри клетки. Когда перегородка делится, обе бактерии с соответствующей генетической информацией становятся отдельными существами, способными к автономному выживанию.

Эволюционное значение бинарного деления

Необходимо подчеркнуть, что существует несколько типов бинарного деления в зависимости от плоскости деления (правильное, амебоидное, поперечное, косое и др.), но мы не хотим останавливаться на технической терминологии. В заключение мы находим гораздо более интересным исследовать причину этого механизма, столь же простого, сколь и существенного.

Ключ к бинарному делению бактерий может быть заключен в одной концепции: логарифмическом высвобождении.. Этот термин относится ко второй фазе роста бактерий, после привыкания микроорганизмов к новой среде, в которую они внесены. На этом этапе наблюдается экспоненциальный рост кривой роста бактерий, то есть чем больше бактерий находится в исходной популяции, тем больше они могут делиться.

Следует отметить, что наклон логарифмической функции зависит от условий окружающей среды, поскольку расти в теплом и укромном месте не то же самое, что расти на Северном полюсе. В любом случае наблюдается стабилизация роста (переход в стационарную фазу или «плато»). обусловлено наличием питательных веществ: бактерии перестают делиться, когда не остается средств выживать.

Это яркий пример стратегии «количество превыше качества». Все бактерии генетически идентичны родительским. (потому что бинарное деление — это тип бесполого размножения), поэтому их приспособляемость одинакова, верно? Чтобы понять успех бинарного деления, мы должны также принять во внимание, что частота мутаций бактериального генома очень высока.

По этой причине не всегда гарантируется, что новое поколение бактерий будет таким же, как и предыдущее, что чрезвычайно полезно для адаптивных способностей этих микроорганизмов. Мутации случайны, поэтому некоторые из них могут быть плохими, а некоторые — хорошими, но ключевое отличие состоит в том, что хорошие мутации фиксируются в популяции., а отрицательные исчезают.

Таким образом, чем быстрее делится популяция бактерий, тем больше вероятность появления мутации, позволяющей лучше адаптироваться к окружающей среде. Существование устойчивых к антибиотикам микроорганизмов основано на этом фундаменте: бинарном делении и рост популяций бактерий дает им способность становиться устойчивыми даже к самым специфический.

Краткое содержание

Как вы видели, все в природе имеет объяснение, за исключением исключительных случаев. Бинарное деление является репродуктивной стратегией, которая столь же действительна, как и половое размножение для прокариотических организмов, поскольку они приобретают изменчивость. генетике необходимо адаптироваться от мутаций в своем геноме, а не через союз женской и мужской гаметы (как это происходит в нашем разновидность).

В конце концов, весь эволюционный процесс можно резюмировать в следующем предложении: живые существа делают то, что могут, с тем, что у них есть. Механизм бинарного деления, возможно, не идеален, но он, безусловно, позволил этим микроорганизмам сохраняться и распространяться на Земле на протяжении столетий.

Библиографические ссылки:

• Эсвара, П. Дж., и Рамамурти, К. С. (2017). Деление бактериальных клеток: не-модели готовы привлечь внимание. Ежегодный обзор микробиологии, 71, 393-411.
• Бинарное деление, Академия Хана. Собран 25 марта в г. https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Марголин, В. (2014). Бинарное деление бактерий. ЭЛС.
• Нистром, Т. (2007). Бактериальное старение. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Самсон, Р. Ю., и Белл, С. д. (2009). Древние ESCRT и эволюция бинарного деления. Тенденции микробиологии, 17(11), 507-513.
• Смит, Дж. М., Смит, Н. Х., О'Рурк М. и Спратт Б. г. (1993). Насколько клональны бактерии? Труды Национальной академии наук, 90(10), 4384-4388.