Binarna cepitev: značilnosti in faze tega procesa razmnoževanja

Bakterije nas obdajajo povsod, tudi če jih ne vidimo. Ti mikroorganizmi so bistveni za življenje v vseh kopenskih ekosistemih, saj so bistveni v biogeokemičnih procesih, kot je npr. razgradnja organskih snovi, zaključek dušikovega cikla, proizvodnja kisika (fotosintetske bakterije) in mnogi drugi več stvari.

Gremo še dlje, saj se ocenjuje, da bakterije prispevajo 15 % celotne kopenske biomase (70 gigaton), prehitevajo jih le rastline. Poleg tega, da so na vseh bivalnih površinah, ta živa bitja živijo tudi v nas: naše debelo črevo vsebuje 1014 bakterijskih enot, ki nam pomagajo razgraditi snovi rastlinskega izvora, aktivno preprečujejo okužbe z drugimi mikroorganizmi in omogočajo razvoj imunskega sistema že na naših prvih korakih bitja. ljudi.

Vse te številke in podatki so vznemirljivi, vendar ne želimo ostati pri tem. Da bi spoznali pomen bakterij v svetu, je treba raziskati njihov način življenja in kaj manj opišite njihovo razmnoževanje, da ugotovite, kako bakterijske kolonije ostanejo stabilne skozi čas. Na podlagi te zelo zanimive predpostavke vam bomo povedali vse

binarna cepitev.

• Sorodni članek: "Prokariontske celice: kaj so in kakšne so njihove značilnosti"

Kaj je binarna cepitev?

binarna cepitev je vrsta nespolnega razmnoževanja, ki poteka pri bakterijah in arhejah, to je mikroskopskih prokariontskih organizmih. Preden nadaljujemo, moramo vzpostaviti vrsto baz, kar zadeva reprodukcijo.

Rekli smo, da imamo opravka z vrsto nespolnega razmnoževanja, katerega predpostavka je v bistvu enaka predpostavki mitoze pri večceličnih organizmih. Naše somatske (tkivne) celice se delijo s tem mehanizmom, to je delitvijo starševske celice na dve hčerini z enako obliko, velikostjo in genetskimi informacijami. V vsakem primeru predstavljata mitoza in fisija vrsto zelo pomembnih razlik.

Na splošno je to nujno poudariti mitoza je edinstvena za organizme z več kot eno celico. Ta mehanizem celične delitve je namenjen povečanju ali nadomestitvi celic a tkiva in se zato uporablja za rast, razvoj in obnovo organov, ki pobotati se. Po drugi strani pa binarna cepitev sledi veliko enostavnejši predpostavki: kjer je bila nekoč ena bakterija, sta zdaj dve.

Iz tega razloga je binarna fisija vrsta nespolnega razmnoževanja, ki je zasnovana samo v organizmih. prokarionti, torej tisti, ki so sestavljeni samo iz ene celice (bakterije in arheje, v tem Ovitek). Če bi jo opazili v večceličnem organizmu, bi se soočili s primerom mitoze. Tako enostavno.

Koraki binarne cepitve

Večina bakterij se razmnožuje z binarno fisijo, saj ta mehanizem povzroči eksponentno povečanje osebkov v koloniji. Če je bil prej en mikroorganizem, sta zdaj dva, nato štirje, nato osem, nato 16, 32, 64, 128 itd. Da bi dobili idejo, bakterije IN. coli pod optimalnimi pogoji se lahko razdeli s cepitvijo enkrat na 20 minut. Kot si lahko predstavljate, je število bakterijskih enot v 24 urah nepredstavljivo pri tej stopnji razmnoževanja.

Nato na kratko predstavimo vsako od stopenj, na katere je razdeljena binarna cepitev. Zagotovo vam je veliko tukaj zbranih mehanizmov znanih, saj so zelo podobni tistim pri mitozi. Pojdi za to.

1. Replikacija DNK

Da se bakterija razdeli na dva enaka dela, mora biti sposobna samopodvajati svoje genetske informacije.. Številni proučevani mikroorganizmi imajo en sam krožni kromosom v svojem nukleoidu (a razliko od 46 v jedru človeških celic), zato bomo to pravilo vzeli kot referenca.

Bakterijski kromosom je sam po sebi replikon, saj se ta izraz nanaša na enoto genetske informacije, ki vsebuje vse potrebne elemente za izvedbo procesa podvajanje. Ta zbirka DNK se replicira na enem samem izvoru, ki se premika linearno do popolne podvojitve celotne molekule.

Ne bomo se ustavili pri zapletenih procesih, kot so vključene strukture, replikacijske vilice in drugi. V tem primeru je dovolj, da vemo, da so encimi, ki omogočajo ta mehanizem, znani kot DNA polimeraze in da Gre za polkonzervativen proces, to pomeni, da vsaka nova oblikovana molekula vsebuje eno staro in eno novo verigo DNK..

2. segregacija kromosomov

Pri normalni mitozi so kromosomi naključno nameščeni na ekvatorju celice in čakajo, da jih mitotično vreteno "potegne" do vsakega skrajnega pola celičnega telesa. Pri mejozi (ki povzroči nastanek gamet) je ta trenutek resnično pomemben, saj kromosomske permutacije na celičnem ekvatorju lahko povzroči na tisoče različnih kombinacij, kar zadeva genetsko porazdelitev. nanaša.

V tem primeru so stvari mnogo manj vznemirljive, saj imamo le dva kromosoma, ki nastaneta z replikacijo enega. Dva kromosoma se premakneta in ločita na vsak pol citoplazme bakterije brez nadaljnjih zapletov.

3. Ločitev

Ko vsak kromosom potuje do pola, se bakterijska membrana invaginira in tvori septum, znan tudi kot ločnica., znotraj celice. Ko se septum razdeli, obe bakteriji z ustrezno genetsko informacijo postaneta individualni entiteti, ki sta sposobni avtonomnega preživetja.

Evolucijski pomen binarne cepitve

Poudariti je treba, da obstaja več vrst binarne cepitve glede na ravnino delitve (pravilna, ameboidna, prečna, poševna itd.), vendar se ne želimo osredotočati na strokovno terminologijo. Za zaključek se nam zdi veliko bolj zanimivo raziskati razlog za ta mehanizem, tako preprost kot bistven.

Ključ do bakterijske binarne cepitve je mogoče zajeti v enem samem konceptu: logaritemsko sproščanje. Ta izraz se nanaša na drugo fazo rasti bakterij, po navadi mikroorganizmov na nov medij, v katerega so vneseni. V tej fazi opazimo eksponentno povečanje krivulje rasti bakterij, kar pomeni, da več bakterij najdemo v začetni populaciji, bolj se lahko delijo.

Upoštevati je treba, da je naklon logaritemske funkcije odvisen od okoljskih razmer, saj ni enako rasti na toplem in osamljenem mestu kot rasti na severnem polu. V vsakem primeru je vidna stabilizacija rasti (prehod v stacionarno fazo ali »plato«). pogojeno z razpoložljivostjo hranil: bakterije se nehajo deliti, ko ni več sredstev preživeti.

To je jasen primer strategije »kvantiteta pred kakovostjo«. Vse bakterije so genetsko enake staršu. (ker je binarna fisija vrsta nespolnega razmnoževanja), zato je njihova prilagodljivost enaka, kajne? Da bi razumeli uspeh binarne cepitve, moramo upoštevati tudi, da je stopnja mutacije bakterijskega genoma zelo visoka.

Zaradi tega ni vedno zagotovljeno, da bo bakterijska generacija enaka prejšnji, kar je izjemno koristno za sposobnost prilagajanja teh mikroorganizmov. Mutacije so naključne, zato so lahko nekatere slabe, druge pa dobre, vendar je ključna razlika v tem, da so dobre določene v populaciji., medtem ko negativni izginejo.

Hitreje ko se torej bakterijska populacija deli, večja je verjetnost, da se bo pojavila mutacija, ki omogoča boljšo prilagoditev okolju. Obstoj proti antibiotikom odpornih mikroorganizmov temelji na tem temelju: binarna cepitev in rast bakterijskih populacij jim daje možnost, da postanejo odporne tudi na najbolj specifična.

Povzetek

Kot ste videli, ima vse v naravi razlago, razen izjemnih primerov. Binarna fisija je reproduktivna strategija, ki je enako veljavna kot spolna reprodukcija za prokariontske organizme, saj pridobijo variabilnost genetika, potrebna za prilagajanje mutacij v svojem genomu, in ne z združitvijo ženske in moške gamete (kot se dogaja v našem vrste).

Konec koncev lahko celoten evolucijski proces strnemo v naslednji stavek: živa bitja delajo, kar lahko, s tem, kar imajo. Mehanizem binarne cepitve morda ni popoln, vendar je gotovo stoletja omogočal obstoj in širjenje teh mikroorganizmov na Zemlji.

Bibliografske reference:

• Eswara, P. J. in Ramamurthi, K. S. (2017). Delitev bakterijskih celic: ne-modeli, pripravljeni, da prevzamejo pozornost. Letni pregled mikrobiologije, 71, 393-411.
• Binarna cepitev, Akademija Khan. Zbrano 25. marca v https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Margolin, W. (2014). Binarna fisija v bakterijah. eLS.
• Nystrom, T. (2007). Bakterijska vrsta staranja. PLoS Genet, 3(12), e224.
• Samson, R. Y. in Bell, S. d. (2009). Starodavni ESCRT in razvoj binarne cepitve. Trendi v mikrobiologiji, 17 (11), 507-513.
• Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M. in Spratt, B. g. (1993). Kako klonske so bakterije?. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 90 (10), 4384-4388.