Hvordan reproduserer bakterier?

Bakterier er encellede mikrober, og er en av de enkleste livsformene på jorden. Inneholder bare et enkelt kromosom av DNA, de mangler en kjerne eller andre organeller som finnes i de fleste eukaryote celler. For å replikere gjennomgår bakterier prosessen med binær fisjon, hvor en bakteriecelle vokser i størrelse, kopierer DNA, og deretter deler seg i to identiske "datterceller". Bakterier kan også bytte DNA gjennom konjugering, som lar dem dele trekk som overvinner miljøbelastninger som antibiotika.

En bakteriecelle er en ekstremt enkel prokaryot, noe som betyr at den ikke inneholder en kjerne. En bakterie inneholder bare en cellevegg, cellemembran, cytoplasma, ribosomer og kromosom noen bakterieceller inneholder også et plasmid eller ekstracellulære strukturer som en kapsel, fimbriae og flagella. I motsetning til en eukaryot celle, som har en kjerne, gjennomgår ikke en bakterie mitose under replikasjon, der kjernen deles og DNA fordeles i to identiske sett. I stedet reproduserer bakterier ved binær fisjon, en replikasjonsprosess som kopierer bakteriens DNA og deler en enkelt celle i to identiske datterceller. Forenklingen av bakteriens reproduksjonsprosess gjør at bakterier kan replikere i et bemerkelsesverdig raskt tempo. Under de rette forholdene kan en enkelt bakteriecelle replikere til så mange som en milliard individuelle bakterier på bare 10 timer.

Binær fisjon er en tett kontrollert prosess som deler bakterier jevnt i to komplette datter ved å bruke spesifikke proteiner designet for replikasjon. Binær fisjon starter med en replikasjon av bakteriens DNA. Når DNA er replikert i kromosomet, ordner kromosomet seg i to replikasjonsgafler og deler seg deretter i motsatte ender av cellen. På delingsstedet, nær sentrum av den langstrakte bakterien, er delingsmaskineriet samlet, spesielt proteinringen FtsZ. Når elementene for deling er samlet, syntetiserer bakterien en ny cellevegg ved delingsstedet ved hjelp av cellemembranen og deler seg i to identiske datterceller. Dattercellene er kloner, på alle måter identiske med den opprinnelige bakterien.

Bakterier har evnen til å endre sin genetiske struktur ved bruk av overføring av plasmider, en liten sirkulært DNA-molekyl som inneholder genetisk informasjon som gjør at bakterien kan overvinne miljøet understreker. Plasmider blir enten plukket opp av en bakterie fra omgivelsene, eller overført fra bakterier til bakterier gjennom en prosess som kalles konjugering. Dette gjør at de kan tilpasse seg å leve i fiendtlige omgivelser, alt fra arktisk snø til havbunnen. Det lar dem også utvikle resistens mot kunstige påkjenninger som antibiotika. Et plasmid vil ikke alltid replikere seg under delingsprosessen; noen ganger blir de overført til bare en av dattercellene. Plasmider replikerer seg gjennom en strekning av eget DNA som sikrer replikasjon av den opprinnelige bakteriecellen, og kan til og med replikere uavhengig av bakterien. En enkelt bakterie kan inneholde hundrevis av replikerte plasmider.

Bakterier er ekstremt forskjellige, og noen former for bakterier replikeres ikke gjennom binær fisjon. Cyanobakteriene Stanieria replikerer innenfor celleveggen og produserer dusinvis eller hundrevis av avkom som kalles baeocytter. Celleveggen sprekker, og alle baeocyttene frigjøres samtidig. I Epulopiscium dannes to små avkomceller fra replikert DNA i en større morscelle. Når avkommet er fullt utviklet, dør modercellen og frigjør to komplette bakterieceller. En reproduksjonsprosess kalt spirende har også blitt observert hos noen medlemmer av Planctomycetes, men mekanikken i denne prosessen er fortsatt ukjent.