Πώς αναπαράγονται τα βακτήρια;

Τα βακτήρια είναι μονοκύτταρα μικρόβια και είναι μια από τις απλούστερες μορφές ζωής στη γη. Περιέχουν μόνο ένα μόνο χρωμόσωμα DNA, στερούνται πυρήνα ή άλλα οργανίδια που βρίσκονται στα περισσότερα ευκαρυωτικά κύτταρα. Για αναπαραγωγή, τα βακτηρίδια υποβάλλονται στη διαδικασία της δυαδικής σχάσης, όπου ένα κύτταρο βακτηρίων μεγαλώνει, αντιγράφει το DNA του και στη συνέχεια χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα "θυγατρικά" κύτταρα. Τα βακτήρια μπορούν επίσης να ανταλλάξουν DNA μέσω σύζευξης, το οποίο τους επιτρέπει να μοιράζονται χαρακτηριστικά που ξεπερνούν τις περιβαλλοντικές πιέσεις όπως τα αντιβιοτικά.

Ένα βακτηριακό κύτταρο είναι ένα εξαιρετικά απλό προκαρυωτικό, που σημαίνει ότι δεν περιέχει πυρήνα. Ένα βακτήριο περιέχει μόνο ένα κυτταρικό τοίχωμα, κυτταρική μεμβράνη, κυτταρόπλασμα, ριβοσώματα και το χρωμόσωμα, αν και Μερικά βακτηριδιακά κύτταρα περιέχουν επίσης πλασμίδιο ή εξωκυτταρικές δομές όπως κάψουλα, κνήμες και μαστίγια. Σε αντίθεση με ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, το οποίο διαθέτει πυρήνα, τα βακτήρια δεν υφίστανται μίτωση κατά τη διάρκεια της αντιγραφής, όπου ο πυρήνας χωρίζεται και το DNA κατανέμεται σε δύο πανομοιότυπα σύνολα. Αντ 'αυτού, τα βακτήρια αναπαράγονται με δυαδική σχάση, μια διαδικασία αναπαραγωγής που αντιγράφει το DNA των βακτηρίων και χωρίζει ένα μόνο κύτταρο σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Η απλοποίηση της αναπαραγωγικής διαδικασίας των βακτηρίων επιτρέπει στα βακτήρια να αναπαράγονται με εξαιρετικά γρήγορο ρυθμό. Υπό τις σωστές συνθήκες, ένα μόνο βακτηριακό κύτταρο μπορεί να αναπαραχθεί σε ένα δισεκατομμύριο μεμονωμένα βακτήρια σε μόλις 10 ώρες.

Η δυαδική σχάση είναι μια αυστηρά ελεγχόμενη διαδικασία που χωρίζει ένα βακτήριο ομοιόμορφα σε δύο πλήρεις κόρες χρησιμοποιώντας συγκεκριμένες πρωτεΐνες σχεδιασμένες για αναπαραγωγή. Η δυαδική σχάση ξεκινά με την αναπαραγωγή του DNA του βακτηρίου. Μόλις το DNA αναδιπλασιαστεί μέσα στο χρωμόσωμα, το χρωμόσωμα τακτοποιείται σε δύο πιρούνια αντιγραφής και στη συνέχεια χωρίζεται σε αντίθετα άκρα του κυττάρου. Στη θέση διαίρεσης, κοντά στο κέντρο του επιμήκους βακτηρίου, συναρμολογούνται τα μηχανήματα διαίρεσης, κυρίως ο δακτύλιος πρωτεΐνης FtsZ. Μόλις συναρμολογηθούν τα στοιχεία για διαίρεση, το βακτήριο συνθέτει ένα νέο κυτταρικό τοίχωμα στη θέση διαίρεσης χρησιμοποιώντας την κυτταρική μεμβράνη και χωρίζεται σε δύο πανομοιότυπα θυγατρικά κύτταρα. Τα θυγατρικά κύτταρα είναι κλώνοι, πανομοιότυποι με κάθε τρόπο με το αρχικό βακτήριο.

Τα βακτήρια έχουν την ικανότητα να τροποποιούν τη γενετική τους δομή χρησιμοποιώντας τη μεταφορά πλασμιδίων, ένα μικρό κυκλικό μόριο DNA που περιέχει γενετικές πληροφορίες που επιτρέπει στο βακτήριο να ξεπεράσει το περιβάλλον στρες. Τα πλασμίδια είτε συλλέγονται από ένα βακτήριο από το περιβάλλον του, είτε μεταφέρονται από βακτήρια σε βακτήρια μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται σύζευξη. Αυτό τους επιτρέπει να προσαρμοστούν για να ζουν σε εχθρικά περιβάλλοντα, που κυμαίνονται από το αρκτικό χιόνι έως τον πυθμένα του ωκεανού. Τους επιτρέπει επίσης να αναπτύξουν αντίσταση σε τεχνητές καταπονήσεις όπως τα αντιβιοτικά. Ένα πλασμίδιο δεν θα αναπαράγεται πάντα κατά τη διαδικασία διαίρεσης. περιστασιακά μεταφέρονται σε ένα μόνο από τα θυγατρικά κύτταρα. Τα πλασμίδια αναπαράγονται μέσω μιας έκτασης του δικού τους DNA που εξασφαλίζει την αντιγραφή από το γονικό κύτταρο βακτηρίου και μπορεί ακόμη και να αναπαραχθεί ανεξάρτητα από το βακτήριο. Ένα μόνο βακτήριο μπορεί να περιέχει εκατοντάδες αντιγραφόμενα πλασμίδια.

Τα βακτήρια είναι εξαιρετικά διαφορετικά και ορισμένες μορφές βακτηρίων δεν αναπαράγονται μέσω δυαδικής σχάσης. Τα κυανοβακτήρια Stanieria αντιγράφονται εντός του κυτταρικού τοιχώματος, παράγοντας δεκάδες ή και εκατοντάδες απογόνους που ονομάζονται baeocytes. Το κυτταρικό τοίχωμα σπάει και όλα τα baeocytes απελευθερώνονται ταυτόχρονα. Στο Epulopiscium, σχηματίζονται δύο μικρά κύτταρα απογόνων από το αντιγραφόμενο DNA εντός ενός μεγαλύτερου μητρικού κυττάρου. Όταν ο απόγονος αναπτυχθεί πλήρως, το μητρικό κύτταρο πεθαίνει, απελευθερώνοντας δύο πλήρη βακτηριακά κύτταρα. Μια αναπαραγωγική διαδικασία που ονομάζεται εκκολαπτόμενος έχει επίσης παρατηρηθεί σε ορισμένα μέλη του Planctomycetes, αλλά οι μηχανικοί αυτής της διαδικασίας είναι ακόμα άγνωστοι.