Бинарна фисија: карактеристике и фазе овог процеса репродукције

Бактерије нас свуда окружују, чак и ако нисмо у могућности да их видимо. Ови микроорганизми су неопходни за живот у свим копненим екосистемима, јер су витални у биогеохемијским процесима као што су разлагање органске материје, завршетак циклуса азота, производња кисеоника (фотосинтетичке бактерије) и многе друге више ствари.

Идемо даље, пошто се процењује да бактерије доприносе 15% укупне земаљске биомасе (70 гигатона), само биљке превазилазе. Осим што се налазе на свим површинама погодним за живот, ова жива бића живе и у нама: наше дебело црево садржи 1014 бактеријских јединица које нам помажу да се разбијемо материје биљног порекла, активно спречавају инфекцију од других микроорганизама и омогућавају развој имуног система током наших првих корака као бића људи.

Све ове бројке и подаци су узбудљиви, али ми не желимо ту да останемо. Да бисмо сазнали колики је значај бактерија у свету, потребно је истражити њихов начин живота, а шта мање опишите њихову репродукцију да бисте сазнали како колоније бактерија остају стабилне током времена. На основу ове веома занимљиве премисе, рећи ћемо вам све о

Бинарни фисија.

• Повезани чланак: "Прокариотске ћелије: шта су и које су њихове карактеристике"

Шта је бинарна фисија?

бинарна фисија је врста асексуалне репродукције која се одвија у бактеријама и архејама, односно микроскопским прокариотским организмима. Пре него што наставимо, морамо успоставити низ основа што се тиче репродукције.

Рекли смо да имамо посла са врстом асексуалне репродукције, чија је премиса у основи иста као и митоза код вишећелијских организама. Наше соматске (ткивне) ћелије се деле овим механизмом, односно поделом родитељске ћелије на две ћерке истог облика, величине и генетских информација. У сваком случају, митоза и фисија представљају низ веома важних разлика.

Уопштено говорећи, неопходно је то нагласити митоза је јединствена за организме са више од једне ћелије. Овај механизам деобе ћелија има за циљ да повећа или замени ћелије а ткива и стога се користи за раст, развој и поправку органа који надокнадити. С друге стране, бинарна фисија следи много једноставнију премису: где је некада постојала једна бактерија, сада постоје две.

Из тог разлога, бинарна фисија је врста асексуалне репродукције која је зачета само у организмима. прокариоти, односно они који се састоје само од једне ћелије (бактерије и археје, у овој случај). Ако би се то посматрало у вишећелијском организму, суочили бисмо се са случајем митозе. Једноставно.

Кораци бинарне фисије

Већина бактерија се размножава бинарном фисијом, пошто овај механизам изазива експоненцијално повећање примерака у колонији. Тамо где је раније био један микроорганизам, сада их има два, па четири, па осам, па 16, 32, 64, 128 итд. Да вам дам идеју, бактерије И. цоли под оптималним условима може се поделити фисијом једном на сваких 20 минута. Као што можете замислити, за 24 сата број бактеријских јединица је незамислив са овом стопом репродукције.

Затим укратко представљамо сваку од фаза на које се дели бинарна фисија. Сигурно су вам многи од механизама који су овде прикупљени познати, јер су веома слични механизмима митозе. Само напред.

1. Репликација ДНК

Да би се бактерија поделила на два једнака, она мора бити у стању да сама реплицира своје генетске информације.. Многи од проучаваних микроорганизама имају један кружни хромозом у свом нуклеоиду (а разлику од 46 у језгру људских ћелија), па ћемо ово правило узети као референца.

Бактеријски хромозом је инхерентно репликон, пошто се овај термин односи на јединицу генетских информација које садрже све потребне елементе за спровођење процеса репликација. Овај скуп ДНК се реплицира на једном почетном месту, које се креће линеарно до потпуног дуплирања целог молекула.

Нећемо се зауставити на сложеним процесима као што су укључене структуре, виљушка за репликацију и други. Довољно је да знамо, у овом случају, да су ензими који омогућавају овај механизам познати као ДНК полимеразе и да То је полуконзервативан процес, односно сваки нови формирани молекул садржи један стари и један нови ланац ДНК..

2. сегрегација хромозома

У нормалној митози, хромозоми су позиционирани на екватору ћелије на насумичан начин, чекајући да их митотичко вретено „повуче“ до сваког екстремног пола тела ћелије. У мејози (која ствара полне ћелије) овај тренутак је заиста важан, јер пермутације хромозома на екватору ћелије може резултирати хиљадама различитих комбинација што се генетске дистрибуције тиче. односи се.

У овом случају ствари су много мање узбудљиве, јер имамо само два хромозома произведена репликацијом једног. Два хромозома се крећу и одвајају на сваки пол цитоплазме бактерије, без даљих компликација.

3. Раздвајање

Како сваки хромозом путује до пола, бактеријска мембрана инвагинира да би формирала септум, познат и као зид за поделу., унутар ћелије. Када се септум подели, обе бактерије са одговарајућом генетском информацијом постају појединачни ентитети способни за аутономни опстанак.

Еволуциони значај бинарне фисије

Потребно је нагласити да постоји неколико типова бинарне фисије у зависности од равни поделе (правилна, амебоидна, попречна, коса итд.), али не желимо да се фокусирамо на техничку терминологију. Да закључимо, сматрамо да је много интересантније истражити разлоге за овај механизам, колико једноставан, толико и суштински.

Кључ бактеријске бинарне фисије може се обухватити једним концептом: логаритамским ослобађањем. Овај термин се односи на другу фазу раста бактерија, након навикавања микроорганизама на нови медијум у који су унети. Током ове фазе примећује се експоненцијално повећање криве раста бактерија, то јест, што се више бактерија нађе у почетној популацији, то се више могу поделити.

Треба напоменути да нагиб логаритамске функције зависи од услова средине, јер није исто расти на топлом и осамљеном месту него расти на Северном полу. У сваком случају, уочава се стабилизација раста (прелазак у стационарну фазу или „плато“). условљено доступношћу хранљивих материја: бактерије престају да се деле када више нема средстава да преживе.

Ово је јасан пример стратегије „квантитета над квалитетом“. Све бактерије су генетски идентичне родитељу. (јер је бинарна фисија врста асексуалне репродукције), па је њихова прилагодљивост иста, зар не? Да бисмо разумели успех бинарне фисије, морамо такође узети у обзир да је стопа мутације бактеријског генома веома висока.

Из тог разлога, није увек гарантовано да ће бактеријска генерација бити иста као и претходна, нешто изузетно корисно за адаптивни капацитет ових микроорганизама. Мутације су насумичне, па неке могу бити лоше, а неке добре, али кључна разлика је у томе што су добре фиксиране у популацији., док негативни нестају.

Дакле, што се бактеријска популација брже дели, већа је вероватноћа да ће се појавити мутација која омогућава бољу адаптацију на животну средину. Постојање микроорганизама отпорних на антибиотике заснива се на овој основи: бинарна фисија и раст популација бактерија даје им могућност да постану отпорни чак и на највише специфичним.

Резиме

Као што сте видели, све у природи има објашњење, осим у изузетним случајевима. Бинарна фисија је репродуктивна стратегија која је једнако важећа као и сексуална репродукција за прокариотске организме, јер они добијају варијабилност генетика неопходна да се прилагоди мутацијама у свом геному, а не спајањем женске и мушке гамете (као што се дешава у нашој врста).

На крају крајева, цео еволуциони процес се може сажети у следећу реченицу: жива бића раде шта могу са оним што имају. Механизам бинарне фисије можда није савршен, али је свакако вековима омогућавао постојаност и ширење ових микроорганизама на Земљи.

Библиографске референце:

• Есвара, П. Ј., & Рамамуртхи, К. С. (2017). Подела бактеријских ћелија: не-модели спремни да заузму центар пажње. Годишњи преглед микробиологије, 71, 393-411.
• Бинарна фисија, Кхан академија. Сакупљено 25. марта у https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
• Марголин, В. (2014). Бинарна фисија у бактеријама. еЛС.
• Нистром, Т. (2007). Бактеријска врста старења. ПЛоС Генет, 3(12), е224.
• Самсон, Р. И., & Белл, С. д. (2009). Древни ЕСЦРТ и еволуција бинарне фисије. Трендс ин мицробиологи, 17(11), 507-513.
• Смитх, Ј. М., Смит, Н. Х., О'Роурке, М., & Спратт, Б. г. (1993). Колико су клонске бактерије?. Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес, 90(10), 4384-4388.