Binär klyvning: egenskaper och faser av denna reproduktionsprocess
Bakterier omger oss överallt, även om vi inte kan se dem. Dessa mikroorganismer är avgörande för liv i alla terrestra ekosystem, eftersom de är livsviktiga i biogeokemiska processer som t.ex. nedbrytning av organiskt material, fullbordandet av kvävecykeln, produktion av syre (fotosyntetiska bakterier) och många andra fler saker.
Vi går längre, eftersom det uppskattas att bakterier bidrar med 15 % av den totala markbiomassan (70 gigaton), endast överträffad av växter. Förutom att de finns på alla beboeliga ytor, lever dessa levande varelser också inuti oss: vår kolon innehåller 1014 bakterieenheter, som hjälper oss att bryta ner ämne av vegetabiliskt ursprung, aktivt förhindra infektion från andra mikroorganismer och möjliggöra utvecklingen av immunsystemet under våra första steg som varelser människor.
Alla dessa siffror och data är spännande, men vi vill inte stanna där. För att veta vikten av bakterier i världen är det nödvändigt att undersöka deras sätt att leva, och vad mindre än beskriv deras reproduktion för att ta reda på hur bakteriekolonier förblir stabila över tid. Baserat på denna mycket intressanta premiss kommer vi att berätta allt om
binär fission.- Relaterad artikel: "Prokaryota celler: vad är de och vad är deras egenskaper"
Vad är binär fission?
binär fission är en typ av asexuell reproduktion som äger rum i bakterier och arkéer, det vill säga mikroskopiska prokaryota organismer. Innan vi fortsätter måste vi etablera en rad baser när det gäller reproduktion.
Vi har sagt att vi har att göra med en typ av asexuell reproduktion, vars utgångspunkt i grunden är densamma som mitos hos flercelliga organismer. Våra somatiska (vävnads)celler delar sig genom denna mekanism, det vill säga uppdelningen av en föräldracell i två döttrar med samma form, storlek och genetisk information. I alla fall presenterar mitos och fission en rad mycket viktiga skillnader.
I stort sett är det väsentligt att betona det mitos är unikt för organismer med mer än en cell. Denna mekanism för celldelning är avsedd att öka eller ersätta cellerna i en vävnad och därför används den för tillväxt, utveckling och reparation av de organ som utgöra. Å andra sidan följer binär fission en mycket enklare premiss: där det en gång fanns en bakterie, nu finns det två.
Av denna anledning är binär klyvning en typ av asexuell reproduktion som bara förekommer i organismer. prokaryoter, det vill säga de som bara består av en cell (bakterier och arkéer, i denna fall). Om det observerades i en flercellig organism skulle vi stå inför ett fall av mitos. Enkelt är det.
Steg av binär fission
De flesta bakterier förökar sig genom binär fission, sedan denna mekanism orsakar en exponentiell ökning av prover i en koloni. Där det tidigare fanns en mikroorganism, finns det nu två, sedan fyra, sedan åtta, sedan 16, 32, 64, 128 osv. För att ge dig en idé, bakterierna OCH. coli under optimala förhållanden kan den delas genom fission en gång var 20:e minut. Som du kan föreställa dig, på 24 timmar är antalet bakterieenheter otänkbart med denna reproduktionshastighet.
Därefter presenterar vi kort vart och ett av de stadier som binär fission är uppdelad i. Säkert är många av de mekanismer som samlas här bekanta för dig, eftersom de är mycket lika de för mitos. Ge järnet.
1. Replikation av DNA
För att en bakterie ska dela sig i två lika måste den kunna replikera sin genetiska information själv.. Många av de studerade mikroorganismerna har en enda cirkulär kromosom i sin nukleoid (a skillnad från 46 i kärnan hos mänskliga celler), så vi tar denna tumregel som referens.
Den bakteriella kromosomen är till sin natur en replikon, eftersom denna term hänvisar till en enhet av genetisk information som innehåller alla nödvändiga element för att utföra processen av replikering. Denna DNA-pool replikeras vid ett enda ursprung, som rör sig linjärt tills fullständig duplicering av hela molekylen.
Vi kommer inte att stanna vid komplexa processer som de inblandade strukturerna, replikeringsgaffeln och andra. Det räcker för oss att i detta fall veta att enzymerna som möjliggör denna mekanism är kända som DNA-polymeraser och att Det är en semi-konservativ process, det vill säga att varje ny molekyl som bildas innehåller en gammal och en ny DNA-sträng..
2. kromosomsegregering
I normal mitos är kromosomerna placerade vid cellens ekvator på ett slumpmässigt sätt och väntar på att "dras" av den mitotiska spindeln till varje yttersta pol av cellkroppen. I meios (som ger upphov till gameter) är detta ögonblick verkligen viktigt, eftersom kromosompermutationer vid cellekvatorn kan resultera i tusentals olika kombinationer vad gäller genetisk fördelning. hänvisar.
I det här fallet är saker och ting mycket mindre spännande, eftersom vi har bara två kromosomer som produceras genom replikering av en. De två kromosomerna rör sig och segregerar till varje pol i bakteriens cytoplasma, utan ytterligare komplikationer.
3. Separation
När varje kromosom reser till en stolpe, invaginerar bakteriemembranet för att bilda en septum, även känd som skiljeväggen., inne i cellen. När septum delar sig blir båda bakterierna med motsvarande genetiska information individuella enheter som kan överleva autonomt.
Den evolutionära betydelsen av binär fission
Det är nödvändigt att betona att det finns flera typer av binär klyvning beroende på divisionsplanet (regelbunden, amöboid, tvärgående, sned, etc.), men vi vill inte fokusera på teknisk terminologi. Avslutningsvis finner vi det mycket mer intressant att utforska orsaken till denna mekanism, så enkel som den är väsentlig.
Nyckeln till bakteriell binär fission kan innefattas i ett enda koncept: logaritmisk frisättning. Denna term hänvisar till den andra fasen av bakterietillväxt, efter tillvänjning av mikroorganismer till det nya mediet i vilket de introduceras. Under detta skede observeras en exponentiell ökning av bakterietillväxtkurvan, det vill säga ju fler bakterier som finns i den initiala populationen, desto mer kan de dela sig.
Det bör noteras att den logaritmiska funktionens lutning beror på miljöförhållandena, eftersom det inte är samma sak att växa på en varm och avskild plats än att växa på Nordpolen. I alla fall ses stabiliseringen av tillväxten (passage till den stationära fasen eller "platån") betingad av tillgången på näringsämnen: bakterier slutar dela sig när det inte finns fler medel att överleva.
Detta är ett tydligt exempel på en strategi för "kvantitet framför kvalitet". Alla bakterier är genetiskt identiska med föräldern. (eftersom binär fission är en typ av asexuell reproduktion), så deras anpassningsförmåga är densamma, eller hur? För att förstå framgången med binär fission måste vi också ta hänsyn till att mutationshastigheten i bakteriegenomet är mycket hög.
Av denna anledning är det inte alltid garanterat att en bakteriegeneration kommer att vara densamma som den föregående, något oerhört fördelaktigt för anpassningsförmågan hos dessa mikroorganismer. Mutationer är slumpmässiga, så vissa kan vara dåliga och andra kan vara bra, men den viktigaste skillnaden är att de goda är fixerade i befolkningen., medan de negativa försvinner.
Alltså, ju snabbare en bakteriepopulation delar sig, desto mer sannolikt är det att en mutation uppstår som möjliggör en bättre anpassning till miljön. Förekomsten av antibiotikaresistenta mikroorganismer är baserad på denna grund: binär fission och tillväxt av bakteriepopulationer ger dem förmågan att bli resistenta mot även det mesta specifik.
Sammanfattning
Som ni har sett har allt i naturen en förklaring, förutom undantagsfall. Binär fission är en reproduktionsstrategi som är lika giltig som sexuell reproduktion för prokaryota organismer, eftersom de erhåller variabiliteten genetik som är nödvändig för att anpassa sig från mutationer i dess genom, och inte genom föreningen av en kvinnlig och en manlig könscell (som förekommer i vår arter).
I slutet av dagen kan hela evolutionsprocessen sammanfattas i följande mening: levande varelser gör vad de kan med vad de har. Den binära klyvningsmekanismen är kanske inte perfekt, men den har verkligen tillåtit beständigheten och expansionen av dessa mikroorganismer på jorden i århundraden.
Bibliografiska referenser:
- Eswara, P. J., & Ramamurthi, K. S. (2017). Bakteriecelldelning: icke-modeller redo att ta rampljuset. Årlig granskning av mikrobiologi, 71, 393-411.
- Binär fission, Khan Academy. Hämtas den 25 mars in https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
- Margolin, W. (2014). Binär fission i bakterier. eLS.
- Nyström, T. (2007). En bakteriell typ av åldrande. PLoS Genet, 3(12), e224.
- Simson, R. Y., & Bell, S. d. (2009). Gamla ESCRT: er och utvecklingen av binär fission. Trends in microbiology, 17(11), 507-513.
- Smith, J. M., Smith, N. H., O'Rourke, M., & Spratt, B. g. (1993). Hur klonala är bakterier? Proceedings of the National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.