A baktériumok egysejtű mikrobák, és az egyik legegyszerűbb életforma a földön. Csak egyetlen DNS-kromoszómát tartalmaznak, hiányzik belőlük az eukarióta sejtek többségében megtalálható sejtmag vagy más szervsejt. A szaporodás érdekében a baktériumok átesnek a bináris hasadási folyamaton, ahol egy baktériumsejt megnövekszik, lemásolja DNS-ét, majd két azonos "leány" sejtre oszlik. A baktériumok konjugálás útján is felcserélhetik a DNS-t, ami lehetővé teszi számukra, hogy megosszák a környezeti stresszt leküzdő tulajdonságokat, mint az antibiotikumok.
A baktérium anatómiája
A baktériumsejt rendkívül egyszerű prokarióta, vagyis nem tartalmaz magot. A baktériumok csak sejtfalat, sejtmembránt, citoplazmát, riboszómákat és a kromoszómát tartalmaznak, bár egyes baktériumsejtek tartalmaznak egy plazmidot vagy sejten kívüli struktúrákat is, mint például egy kapszula, fimbriae és flagella. Ellentétben az eukarióta sejtekkel, amelyeknek van egy sejtmagja, a baktériumok nem mennek át mitózison a replikáció során, ahol a sejt hasad, és a DNS két azonos csoportba oszlik. Ehelyett a baktériumok bináris hasadással szaporodnak, amely replikációs folyamat a baktériumok DNS-ét másolja és egyetlen sejtet két azonos leánysejtre oszt. A baktériumok szaporodási folyamatának egyszerűsítése lehetővé teszi a baktériumok szaporodását rendkívül élénk tempóban. Megfelelő körülmények között egyetlen baktériumsejt akár 10 óra alatt akár egymilliárd egyedi baktériumra is képes szaporodni.
Ikrek vannak!
A bináris hasadás egy szigorúan ellenőrzött folyamat, amely a baktériumokat egyenletesen osztja két teljes lányra a replikációra tervezett specifikus fehérjék felhasználásával. A bináris hasadás a baktérium DNS replikációjával kezdődik. Miután a DNS replikálódik a kromoszómán belül, a kromoszóma két replikációs villává rendeződik, majd a sejt ellentétes végeire hasad. Az osztódási helyen, a hosszúkás baktérium közepe közelében, összeáll az osztódás mechanizmusa, nevezetesen az FtsZ fehérjegyűrű. Amint az osztódáshoz szükséges elemek össze vannak állítva, a baktérium a sejtmembrán segítségével egy új sejtfalat szintetizál az osztódási helyen, és két azonos leánysejtre oszlik. A leánysejtek klónok, minden szempontból azonosak az eredeti baktériummal.
A dolgok felrázása
A baktériumok képesek módosítani genetikai szerkezetüket egy kicsi plazmid átvitele révén kör alakú DNS-molekula, amely genetikai információkat tartalmaz, amelyek lehetővé teszik a baktérium számára a környezeti leküzdését hangsúlyozza. A plazmidokat vagy egy baktérium veszi fel a környezetéből, vagy a konjugációnak nevezett folyamat révén baktériumokról baktériumokra juttatja el őket. Ez lehetővé teszi számukra, hogy alkalmazkodjanak az ellenséges környezetben való élethez, a sarkvidéki havaktól kezdve az óceán fenekéig. Ez lehetővé teszi számukra az olyan mesterséges stresszekkel szembeni ellenálló képesség kialakulását is, mint az antibiotikumok. A plazmid nem mindig replikálódik az osztódási folyamat során; esetenként csak az egyik leánysejtbe kerülnek. A plazmidok a saját DNS-nek egy szakaszán replikálódnak, amely biztosítja a szülő baktérium sejtjeinek replikációját, sőt, a baktériumtól függetlenül is képesek szaporodni. Egyetlen baktérium több száz replikált plazmidot tartalmazhat.
Alternatív replikáció
A baktériumok rendkívül sokfélék, és a baktériumok egyes formái nem replikálódnak a bináris hasadás révén. A Stanieria cianobaktériumok a sejtfalban replikálódva több tucat vagy akár száz utódot hoznak létre, úgynevezett baeocitákat. A sejtfal megreped, és az összes baeocita egyszerre szabadul fel. Az Epulopisciumban két kisebb utódsejt képződik a replikált DNS-ből egy nagyobb anyasejtben. Amikor az utódok teljesen kifejlődtek, az anyasejt elpusztul, és két teljes baktériumsejt szabadul fel. A Planctomycetes egyes tagjainál is megfigyelhető egy bimbózásnak nevezett szaporodási folyamat, de ennek a folyamatnak a mechanikája még mindig ismeretlen.