كيف تتكاثر البكتيريا؟

البكتيريا هي ميكروبات وحيدة الخلية ، وهي واحدة من أبسط أشكال الحياة على وجه الأرض. تحتوي على كروموسوم واحد فقط من الحمض النووي ، فهي تفتقر إلى النواة أو العضيات الأخرى الموجودة في معظم الخلايا حقيقية النواة. للتكاثر ، تخضع البكتيريا لعملية الانشطار الثنائي ، حيث تنمو الخلية البكتيرية في الحجم ، وتنسخ الحمض النووي الخاص بها ، ثم تنقسم إلى خليتين متطابقتين "ابنتان". يمكن للبكتيريا أيضًا مبادلة الحمض النووي من خلال الاقتران ، مما يسمح لها بمشاركة السمات التي تتغلب على الضغوط البيئية مثل المضادات الحيوية.

الخلية البكتيرية هي بدائيات نوى بسيطة للغاية ، مما يعني أنها لا تحتوي على نواة. تحتوي البكتيريا فقط على جدار الخلية وغشاء الخلية والسيتوبلازم والريبوزومات والكروموسوم ، على الرغم من تحتوي بعض خلايا البكتيريا أيضًا على بلازميد أو هياكل خارج الخلية مثل الكبسولة والخمل و الأسواط. على عكس الخلية حقيقية النواة ، التي تمتلك نواة ، لا تخضع البكتيريا للانقسام الفتيلي أثناء التكاثر ، حيث تنقسم النواة ويتم توزيع الحمض النووي إلى مجموعتين متطابقتين. بدلاً من ذلك ، تتكاثر البكتيريا عن طريق الانشطار الثنائي ، وهي عملية تكرار تنسخ الحمض النووي للبكتيريا وتقسم خلية واحدة إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. إن تبسيط عملية تكاثر البكتيريا يسمح للبكتيريا بالتكاثر بوتيرة سريعة بشكل ملحوظ. في ظل الظروف المناسبة ، يمكن لخلية بكتيرية واحدة أن تتكاثر إلى ما يصل إلى مليار بكتيريا فردية في غضون 10 ساعات فقط.

الانشطار الثنائي هو عملية محكومة بإحكام تقسم البكتيريا بالتساوي إلى ابنتين كاملتين باستخدام بروتينات محددة مصممة للتكاثر. يبدأ الانشطار الثنائي بتكرار الحمض النووي للبكتيريا. بمجرد نسخ الحمض النووي داخل الكروموسوم ، يقوم الكروموسوم بترتيب نفسه إلى شوكتي نسخ متماثل ثم ينقسم إلى نهايتين متعاكستين للخلية. في موقع الانقسام ، بالقرب من مركز البكتيريا الممدودة ، يتم تجميع آلية الانقسام ، وعلى الأخص حلقة البروتين FtsZ. بمجرد تجميع عناصر الانقسام ، تصنع البكتيريا جدارًا خلويًا جديدًا في موقع الانقسام باستخدام غشاء الخلية وتنقسم إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين. الخلايا الوليدة مستنسخة ، متطابقة من جميع النواحي مع البكتيريا الأصلية.

للبكتيريا القدرة على تعديل تركيبها الجيني باستخدام ترانسفيرال البلازميدات الصغيرة يحتوي جزيء DNA الدائري على معلومات وراثية تسمح للبكتيريا بالتغلب على البيئة الضغوط. تلتقط البكتيريا البلازميدات من بيئتها ، أو تنتقل من البكتيريا إلى البكتيريا من خلال عملية تسمى الاقتران. هذا يسمح لهم بالتكيف للعيش في بيئات معادية ، تتراوح من الثلوج في القطب الشمالي إلى قاع المحيط. كما أنه يسمح لهم بتطوير مقاومتهم للضغوط الاصطناعية مثل المضادات الحيوية. لن يتكاثر البلازميد دائمًا أثناء عملية الانقسام ؛ في بعض الأحيان يتم تمريرهم إلى واحدة فقط من الخلايا الوليدة. تتكاثر البلازميدات من خلال امتداد الحمض النووي الخاص بها الذي يضمن النسخ المتماثل بواسطة الخلية البكتيرية الأصلية ، ويمكنها حتى التكاثر بشكل مستقل عن البكتيريا. يمكن أن تحتوي بكتيريا واحدة على مئات من البلازميدات المتكاثرة.

البكتيريا متنوعة للغاية ، وبعض أشكال البكتيريا لا تتكاثر من خلال الانشطار الثنائي. تتكاثر البكتيريا الزرقاء Stanieria داخل جدار الخلية ، وتنتج العشرات أو حتى المئات من النسل الذي يسمى الخلايا البايوسيتية baeocytes. يتمزق جدار الخلية ، ويتم إطلاق جميع الخلايا الحيوية في وقت واحد. في Epulopiscium ، تتشكل خليتان صغيرتان من نسل من الحمض النووي المتماثل داخل خلية أم أكبر. عندما يتم تطوير النسل بشكل كامل ، تموت الخلية الأم ، وتطلق خليتين بكتيريتين كاملتين. كما لوحظت عملية تكاثر تسمى التبرعم في بعض أعضاء Planctomycetes ، لكن آليات هذه العملية لا تزال غير معروفة.