כיצד מתרבים חיידקים?

חיידקים הם חיידקים חד תאיים, והם אחת מצורות החיים הפשוטות ביותר על פני כדור הארץ. מכילים כרומוזום יחיד של DNA בלבד, חסר להם גרעין או אברונים אחרים הנמצאים ברוב התאים האוקריוטים. כדי לשכפל, חיידקים עוברים תהליך ביקוע בינארי, שבו תא חיידקים גדל בגודלו, מעתיק את ה- DNA שלו ואז מתפצל לשני תאי "בת" זהים. חיידקים יכולים גם להחליף DNA באמצעות הצמידה, מה שמאפשר להם לחלוק תכונות המתגברות על לחצים סביבתיים כמו אנטיביוטיקה.

תא חיידקים הוא פרוקריוט פשוט ביותר, כלומר אינו מכיל גרעין. חיידק מכיל רק דופן תאים, קרום תאים, ציטופלזמה, ריבוזומים וכרומוזום, אם כי חלק מתאי החיידק מכילים גם פלסמיד או מבנים חוץ תאיים כמו כמוסה, fimbriae ו- flagella. שלא כמו תא אאוקריוטי, שיש בו גרעין, חיידק אינו עובר מיטוזה במהלך השכפול, שם הגרעין מתפצל וה- DNA מופץ לשתי קבוצות זהות. במקום זאת, חיידקים מתרבים על ידי ביקוע בינארי, תהליך שכפול שמעתיק את ה- DNA של החיידק ומפצל תא בודד לשני תאי בת זהים. הפשטות של תהליך הרבייה של החיידקים מאפשרת לחיידקים להתרבות בקצב מהיר להפליא. בתנאים הנכונים, תא חיידקי יחיד יכול להשתכפל לכמיליארד חיידקים בודדים תוך 10 שעות בלבד.

ביקוע בינארי הוא תהליך מבוקר היטב המפצל חיידק באופן שווה לשתי בתות שלמות באמצעות חלבונים ספציפיים המיועדים לשכפול. ביקוע בינארי מתחיל בשכפול של ה- DNA של החיידק. לאחר שכפול ה- DNA בתוך הכרומוזום, הכרומוזום מסדר את עצמו לשתי מזלגות שכפול ואז מתפצל לקצוות מנוגדים של התא. באתר החלוקה, סמוך למרכז החיידק המוארך, מורכבים מכונות החלוקה, בעיקר טבעת החלבון FtsZ. לאחר הרכבת האלמנטים לחלוקה, החיידק מסנתז קיר תא חדש באתר החלוקה באמצעות קרום התא ומתפצל לשני תאי בת זהים. תאי הבת הם שיבוטים, זהים בכל דרך לחיידק המקורי.

לחיידקים יש אפשרות לשנות את המבנה הגנטי שלהם באמצעות העברת פלסמידים, קטנה מולקולת DNA מעגלית המכילה מידע גנטי המאפשר לחיידק להתגבר על הסביבה מדגיש. פלסמידים נאספים על ידי חיידק מסביבתו, או עוברים מחיידקים לחיידקים באמצעות תהליך הנקרא צמידה. זה מאפשר להם להסתגל לחיות בסביבות עוינות, החל משלג ארקטי ועד קרקעית האוקיינוס. זה גם מאפשר להם להתפתח עמידות ללחצים מלאכותיים כמו אנטיביוטיקה. פלסמיד לא תמיד ישתכפל במהלך תהליך החלוקה; מדי פעם הם מועברים רק לאחד מתאי הבת. פלסמידים משכפלים באמצעות מתיחה של DNA משלהם שמבטיח שכפול על ידי תא החיידק האב, ואף יכולים להשתכפל ללא תלות בחיידק. חיידק יחיד יכול להכיל מאות פלסמידים משוכפלים.

חיידקים הם מגוונים ביותר, וכמה צורות של חיידקים אינן משתכפלות באמצעות ביקוע בינארי. ציאנובקטריה סטניריה משכפלת בתוך דופן התא, ומייצרת עשרות ואף מאות צאצאים הנקראים בייאוציטים. דופן התא נקרעת, וכל הבאוציטים משתחררים בו זמנית. ב- Epulopiscium, שני תאי צאצאים קטנים נוצרים מה- DNA המשוכפל בתוך תא אם גדול יותר. כאשר הצאצאים מפותחים לחלוטין, תא האם מת, ומשחרר שני תאי חיידק שלמים. תהליך רבייה הנקרא ניצני נצפה גם אצל חלק מחברי הפלנקטומיציטים, אך המכניקה של תהליך זה עדיין אינה ידועה.