Jak se bakterie množí?

Bakterie jsou jednobuněčné mikroby a jsou jednou z nejjednodušších forem života na Zemi. Obsahují pouze jeden chromozom DNA a chybí jim jádro nebo jiné organely nacházející se ve většině eukaryotických buněk. Aby se replikovaly, bakterie procházejí procesem binárního štěpení, kdy velikost bakteriální buňky roste, kopíruje svou DNA a poté se rozdělí na dvě identické „dceřiné“ buňky. Bakterie mohou také vyměňovat DNA prostřednictvím konjugace, což jim umožňuje sdílet vlastnosti, které překonávají environmentální stres, jako jsou antibiotika.

Bakteriální buňka je mimořádně jednoduchý prokaryot, což znamená, že neobsahuje jádro. Bakterie však obsahuje pouze buněčnou stěnu, buněčnou membránu, cytoplazmu, ribozomy a chromozom některé bakteriální buňky také obsahují plazmid nebo extracelulární struktury jako kapsle, fimbrie a bičíky. Na rozdíl od eukaryotické buňky, která má jádro, bakterie během replikace nepodstupuje mitózu, kde se jádro štěpí a DNA je distribuována do dvou identických sad. Místo toho se bakterie množí binárním štěpením, což je proces replikace, který kopíruje DNA bakterií a rozděluje jednu buňku na dvě identické dceřiné buňky. Zjednodušení reprodukčního procesu bakterií umožňuje bakteriím replikovat se pozoruhodně rychlým tempem. Za správných podmínek se může jediná bakteriální buňka replikovat až na miliardu jednotlivých bakterií za pouhých 10 hodin.

Binární štěpení je přísně kontrolovaný proces, který rozděluje bakterie rovnoměrně na dvě úplné dcery pomocí specifických proteinů určených k replikaci. Binární štěpení začíná replikací bakteriální DNA. Jakmile je DNA replikována v chromozomu, chromozom se uspořádá do dvou replikačních vidlic a poté se rozdělí na opačné konce buňky. V místě dělení poblíž centra podlouhlé bakterie je sestaven stroj pro dělení, zejména proteinový kruh FtsZ. Jakmile jsou prvky pro dělení shromážděny, bakterie syntetizuje novou buněčnou stěnu v místě dělení pomocí buněčné membrány a rozdělí se na dvě identické dceřiné buňky. Dceřiné buňky jsou klony, ve všech ohledech identické s původní bakterií.

Bakterie mají schopnost modifikovat svou genetickou strukturu pomocí přenosu plazmidů, malého kruhová molekula DNA obsahující genetickou informaci, která umožňuje bakterii překonat prostředí zdůrazňuje. Plazmidy jsou buď zachyceny bakterií z jejího prostředí, nebo přecházejí z bakterií na bakterie procesem nazývaným konjugace. To jim umožňuje přizpůsobit se životu v nepřátelském prostředí, od arktického sněhu po dno oceánu. Umožňuje jim také vyvinout rezistenci na umělé stresy, jako jsou antibiotika. Plazmid se nebude během procesu dělení vždy replikovat; příležitostně jsou předány pouze do jedné z dceřiných buněk. Plazmidy se replikují prostřednictvím úseku své vlastní DNA, která zajišťuje replikaci mateřské bakteriální buňky, a mohou se dokonce replikovat nezávisle na bakterii. Jedna bakterie může obsahovat stovky replikovaných plazmidů.

Bakterie jsou extrémně rozmanité a některé formy bakterií se nereplikují binárním štěpením. Sinice Stanieria se replikují v buněčné stěně a produkují desítky nebo dokonce stovky potomků zvaných baeocyty. Buněčná stěna praskne a všechny baeocyty se uvolní současně. V Epulopiscium se z replikované DNA ve větší mateřské buňce tvoří dvě malé potomstvo. Když jsou potomci plně vyvinutí, mateřská buňka zemře a uvolní dvě úplné bakteriální buňky. Reprodukční proces zvaný pučící byl také pozorován u některých členů Planctomycetes, ale mechanika tohoto procesu je stále neznámá.