Czym jest Bipartition? (Rozszczepienie binarne)
Bipartition lub binary fission to metoda rozmnażania bezpłciowego, poprzez którą organizm przekształca się w dwa identyczne nowe organizmy. W tym procesie materiał genetyczny żywej istoty jest duplikowany i dzielony między dwie nowe istoty.
Ta metoda reprodukcji występuje w komórkach prokariotycznych i różni się od mitozy, procesu, w którym komórki eukariotyczne się rozmnażają.
Ta różnica jest kluczowa, ponieważ komórki prokariotyczne są prostsze niż eukarioty. Dlatego proces rozszczepienia binarnego jest prostszy i szybszy niż mitoza.
Wysoka prędkość, z jaką zachodzi rozszczepienie binarne, pozwala organizmom na mnożenie się wykładniczo.
Oznacza to, że gdy komórka macierzysta rozpada się na dwie części, a następnie komórki potomne powtarzają ten proces, w krótkim czasie uzyskuje się ogromną ilość identycznych komórek.
Przykładem tego zjawiska jest reprodukcja bakterii E-coli, obecnej w ludzkim przewodzie pokarmowym i odpowiedzialnej za różne infekcje żołądkowo-jelitowe.
Dzięki procesowi rozszczepienia binarnego bakteria ta może rosnąć z pojedynczej komórki do populacji milionów w ciągu jednego dnia.
Proces rozszczepiania binarnego
Komórki prokariotyczne mają kilka ważnych cech, które umożliwiają prosty i szybki proces binarnego rozszczepienia.
Ten typ komórek nie ma jądra. Dlatego twoja informacja genetyczna znajduje się w obszarze znanym jako nukleoid. Wewnątrz tego znajduje się unikalny chromosom, w którym zawarta jest cała informacja genetyczna organizmu.
Proces rozszczepienia binarnego rozpoczyna się w tym chromosomie. Wewnątrz znajduje się element znany jako początek replikacji, w którym rozpoczyna się proces duplikacji DNA.
Kiedy początek replikacji jest duplikowany i rozdzielany, generuje dwa nowe źródła, które ciągną się w kierunku przeciwnych końców chromosomu, aż do zerwania iw rezultacie dwa nowe chromosomy z identycznym ładunkiem genetycznym są wytwarzane w tej samej komórce.
Dzięki temu procesowi każdy chromosom jest kierowany w stronę jednego końca komórki, co ma wydłużony kształt. Gdy dwa nowe chromosomy znajdują się na przeciwległych końcach w środku komórki, powstaje nowa ściana komórkowa, która funkcjonuje jako podział między dwoma nukleoidami.
Wreszcie, ta ściana jest podzielona przez środek i dwie nowe komórki są uwalniane, aby kontynuować jako dwie nowe niezależne istoty.
Ten pełny proces zachodzi w bardzo krótkim czasie. W przypadku E-coli nowy podział występuje w zaledwie 15 minut. Istnieją jednak inne bakterie, które rozmnażają się wolniej.
Ta cecha jest niezwykle ważna, ponieważ zależy od prędkości, z jaką bakteria rozciąga się w określonym środowisku.
Rodzaje rozszczepienia binarnego
Istnieją trzy typy rozszczepienia binarnego, które są określane przez sposób podziału komórki. Różnice te są ważne, ponieważ determinują wynikowy rozmiar i kształt organizmów, które powstają w procesie podziału.
Proste rozszczepienie binarne
Proste rozszczepienie binarne występuje, gdy komórka dzieli się symetrycznie. W takich przypadkach powstają dwa nowe organizmy o jednakowej wielkości. Dzieje się tak na przykład w amebach.
Poprzeczne rozszczepienie binarne
Poprzeczne rozszczepienie binarne występuje, gdy podział komórki zachodzi w zbieżności z poprzeczną osią organizmu. Dzieje się tak w organizmach takich jak planaria.
Podłużne rozszczepienie binarne
Rozszczepienie binarne wzdłużne zachodzi, gdy podział komórki zachodzi w sposób zbieżny z osią wzdłużną organizmu. Przykład tego zjawiska występuje w Euglenie.
Rozszczepienie wielokrotne
W niektórych organizmach proces rozszczepienia nie pojawia się w formie binarnej, ale w sposób wielokrotny. W tych przypadkach jądro jest podzielone na więcej niż dwie części, a następnie cytoplazma jest dzielona na tyle części, ile jąder.
W ten sposób można wyprodukować różnorodną liczbę komórek z pojedynczej komórki macierzystej.
Ten rodzaj rozmnażania występuje u pasożyta malarii, który sprawia, że jego rozwój jest nawet większy niż u innych bakterii.
Funkcje
Rozmnażanie bezpłciowe teoretycznie generuje dwie komórki o identycznym DNA. Oznacza to, że organizmy, które rozmnażają się za pomocą tej metody, są identyczne i nie ulegają żadnym modyfikacjom z upływem czasu.
Oznacza to, że organizmy te mają duże trudności z przystosowaniem się do nowego środowiska lub nawet pozostaniem w swoim własnym środowisku, gdy ulegają pewnym zmianom. W przypadku bakterii oznaczałoby to możliwość łatwego ich wyeliminowania z organizmu.
Stwierdzono jednak, że DNA bakterii ma stosunkowo wysoki współczynnik mutacji.
To pozwala im rozwinąć odporność na antybiotyki, a nawet nauczyć się rozwijać w szerokim zakresie warunków środowiskowych.
Z drugiej strony, rozszczepienie binarne jest bardzo wydajną metodą reprodukcji dzięki swojej prostocie. Z tego powodu, przy odpowiednich warunkach środowiskowych, wzrost bakterii może być niezwykle szybki.
Mutacja DNA w rozszczepieniu binarnym
W rozszczepieniu binarnym nie ma kombinacji genów między dwoma organizmami, tak jak w rozmnażaniu płciowym. Istnieją jednak inne formy wymiany materiału genetycznego, które umożliwiają mutację DNA.
Do tej pory wykryto trzy możliwe sposoby wymiany bakterii:
- Koniunkcja, to znaczy połączenie dwóch bakterii, która umożliwia ich kolistemu DNA poddanie się rekombinacji.
- Absorpcja, czyli gdy komórka integruje fragmenty martwych komórek w swoje własne DNA.
- Transdukcja, proces, w którym geny są transportowane wewnątrz komórki dzięki wirusom bakteryjnym zwanym bakteriofagami.
Chociaż procesy te nie są równoważne rozmnażaniu płciowemu, w rezultacie bakteria może łączyć cechy dwóch różnych komórek rodzicielskich.
Dzięki temu bakterie mogą mutować i dostosowywać się do nowych środowisk, co gwarantuje dłuższą oczekiwaną długość życia w stosunku do antybiotyków lub innych zagrożeń.
