Περιεχόμενο
Τα βακτήρια είναι μονοκύτταρα μικρόβια και είναι μια από τις απλούστερες μορφές ζωής στη γη. Περιέχοντας μόνο ένα απλό χρωμόσωμα DNA, τους λείπει ένας πυρήνας ή άλλα οργανίδια που βρίσκονται στα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα. Για να αναπαραχθούν, τα βακτήρια υφίστανται τη διαδικασία της δυαδικής σχάσης, όπου ένα κύτταρο βακτηρίων μεγαλώνει σε μέγεθος, αντιγράφει το DNA του, και στη συνέχεια χωρίζεται σε δύο όμοια "θυγατρικά" κύτταρα. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να ανταλλάξουν το DNA μέσω της σύζευξης, γεγονός που τους επιτρέπει να μοιράζονται τα γνωρίσματα που ξεπερνούν τα περιβαλλοντικά προβλήματα όπως τα αντιβιοτικά.
Ανατομία ενός βακτηρίου
Ένα κύτταρο βακτηρίων είναι ένας υπερβολικά απλός προκαρυώτης, που σημαίνει ότι δεν περιέχει πυρήνα. Ένα βακτήριο περιέχει μόνο ένα κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, ριβοσώματα και το χρωμόσωμα, αν και μερικά βακτηριακά κύτταρα περιέχουν επίσης ένα πλασμίδιο ή εξωκυτταρικές δομές όπως κάψουλα, κροσσάρια και μαστίγια. Σε αντίθεση με ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, το οποίο διαθέτει πυρήνα, ένα βακτήριο δεν υφίσταται μίτωση κατά την αναπαραγωγή, όπου ο πυρήνας διασπάται και το DNA κατανέμεται σε δύο ταυτόσημα σύνολα. Αντ 'αυτού, τα βακτήρια αναπαράγονται με δυαδική σχάση, μια διαδικασία αντιγραφής που αντιγράφει τα βακτήρια DNA και χωρίζει ένα μόνο κύτταρο σε δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. Η απλούστευση της αναπαραγωγικής διαδικασίας βακτηρίων επιτρέπει στα βακτηρίδια να αναπαράγονται με αξιοσημείωτα γρήγορο ρυθμό. Υπό τις σωστές συνθήκες, ένα μόνο βακτηριακό κύτταρο μπορεί να αναπαραχθεί σε ένα δισεκατομμύριο μεμονωμένα βακτήρια σε μόλις 10 ώρες.
Είχαμε δίδυμα!
Η δυαδική σχάση είναι μια σφιχτά ελεγχόμενη διαδικασία που χωρίζει ένα βακτήριο ομοιόμορφα σε δύο πλήρεις κόρες χρησιμοποιώντας συγκεκριμένες πρωτεΐνες σχεδιασμένες για αναπαραγωγή. Η δυαδική σχάση αρχίζει με την αντιγραφή του DNA των βακτηριδίων. Μόλις το DNA αναπαραχθεί εντός του χρωμοσώματος, το χρωμόσωμα οργανώνεται σε δύο διχάλες αναδιπλασιασμού και στη συνέχεια χωρίζεται σε αντίθετα άκρα του κυττάρου. Στη θέση διαίρεσης, κοντά στο κέντρο του επιμήκους βακτηρίου, συναρμολογούνται τα μηχανήματα διαίρεσης, και κυρίως ο πρωτεϊνικός δακτύλιος FtsZ. Μόλις συναρμολογηθούν τα στοιχεία για διαίρεση, το βακτήριο συνθέτει ένα νέο κυτταρικό τοίχωμα στη θέση διαίρεσης χρησιμοποιώντας τη κυτταρική μεμβράνη και χωρίζεται σε δύο ταυτόσημα θυγατρικά κύτταρα. Τα θυγατρικά κύτταρα είναι κλώνοι, όμοιοι με κάθε τρόπο με το αρχικό βακτήριο.
Κουνώντας τα πράγματα επάνω
Τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να τροποποιούν τη γενετική δομή τους χρησιμοποιώντας τη μεταφορά πλασμιδίων, ένα μικρό κυκλικό μόριο DNA που περιέχει γενετικές πληροφορίες που επιτρέπουν στο βακτήριο να ξεπεράσει τις περιβαλλοντικές καταπονήσεις. Τα πλασμίδια είτε συλλέγονται από ένα βακτήριο από το περιβάλλον τους είτε μεταφέρονται από βακτηρίδια σε βακτήρια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται σύζευξη. Αυτό τους επιτρέπει να προσαρμοστούν ώστε να ζουν σε εχθρικά περιβάλλοντα, που κυμαίνονται από το αρκτικό χιονισμένο μέχρι το ωκεάνιο πάτωμα. Επίσης, τους επιτρέπει να αναπτύξουν αντοχή σε τεχνητές πιέσεις όπως τα αντιβιοτικά. Ένα πλασμίδιο δεν θα αναπαράγεται πάντα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας διαίρεσης. περιστασιακά μεταβιβάζονται σε μόνο ένα από τα θυγατρικά κύτταρα. Τα πλασμίδια αντιγράφονται μέσω μιας έκτασης του δικού τους DNA που εξασφαλίζει την αναπαραγωγή από το γονικό κύτταρο βακτηριδίων και μπορεί ακόμη και να αναπαράγεται ανεξάρτητα από το βακτήριο. Ένα μόνο βακτήριο μπορεί να περιέχει εκατοντάδες αναδιπλασιασμένα πλασμίδια.
Εναλλακτική αναπαραγωγή
Τα βακτήρια είναι εξαιρετικά διαφορετικά και ορισμένες μορφές βακτηριδίων δεν αναπαράγονται μέσω δυαδικής σχάσης. Τα κυανοβακτήρια Stanieria αναπαράγονται μέσα στο κυτταρικό τοίχωμα, παράγοντας δεκάδες ή ακόμα και εκατοντάδες απογόνους που ονομάζονται baeocytes. Το κυτταρικό τοίχωμα ρήξη, και όλα τα baeocytes απελευθερώνονται ταυτόχρονα. Στο Epulopiscium, δύο μικρά απογόνους κύτταρα σχηματίζονται από το αναδιπλασιασμένο DNA μέσα σε ένα μεγαλύτερο μητρικό κύτταρο. Όταν οι απόγονοι αναπτύσσονται πλήρως, το μητρικό κύτταρο πεθαίνει απελευθερώνοντας δύο πλήρη κύτταρα βακτηρίων. Μια αναπαραγωγική διαδικασία που ονομάζεται εκκολαπτόμενη έχει επίσης παρατηρηθεί σε ορισμένα μέλη των Planctomycetes, αλλά οι μηχανικοί αυτής της διαδικασίας είναι ακόμα άγνωστοι.