Bakterie są jednokomórkowymi mikrobami i są jedną z najprostszych form życia na ziemi. Zawierając tylko jeden chromosom DNA, brakuje jądra lub innych organelli występujących w większości komórek eukariotycznych. Aby się replikować, bakterie przechodzą proces rozszczepienia binarnego, w którym komórka bakteryjna powiększa się, kopiuje swoje DNA, a następnie dzieli się na dwie identyczne komórki „córki”. Bakterie mogą również wymieniać DNA poprzez koniugację, co pozwala im dzielić cechy, które przezwyciężają stres środowiskowy, taki jak antybiotyki.
Anatomia bakterii
Komórka bakteryjna jest niezwykle prostym prokariotem, co oznacza, że nie zawiera jądra. Bakteria zawiera tylko ścianę komórkową, błonę komórkową, cytoplazmę, rybosomy i chromosom, chociaż niektóre komórki bakteryjne zawierają również plazmidy lub struktury pozakomórkowe, takie jak torebka, fimbrie i wici. W przeciwieństwie do komórki eukariotycznej, która posiada jądro, bakteria nie przechodzi mitozy podczas replikacji, w której jądro dzieli się, a DNA dzieli się na dwa identyczne zestawy. Zamiast tego bakterie rozmnażają się poprzez rozszczepienie binarne, proces replikacji, który kopiuje DNA bakterii i dzieli pojedynczą komórkę na dwie identyczne komórki potomne. Uproszczenie procesu rozmnażania bakterii umożliwia bakteriom replikację w niezwykle szybkim tempie. W odpowiednich warunkach pojedyncza komórka bakteryjna może namnożyć się do miliarda pojedynczych bakterii w ciągu zaledwie 10 godzin.
Mamy Bliźniaki!
Rozszczepienie binarne jest ściśle kontrolowanym procesem, w którym bakterie są dzielone równomiernie na dwie kompletne komórki potomne przy użyciu specyficznych białek zaprojektowanych do replikacji. Rozszczepienie binarne rozpoczyna się od replikacji DNA bakterii. Gdy DNA zostanie zreplikowane w chromosomie, chromosom układa się w dwa widełki replikacyjne, a następnie dzieli się na przeciwległe końce komórki. W miejscu podziału, w pobliżu środka wydłużonej bakterii, montuje się maszynerię do podziału, w szczególności pierścień białkowy FtsZ. Po złożeniu elementów do podziału bakteria syntetyzuje nową ścianę komórkową w miejscu podziału za pomocą błony komórkowej i dzieli się na dwie identyczne komórki potomne. Komórki potomne to klony, identyczne pod każdym względem z pierwotną bakterią.
Wstrząsanie rzeczami
Bakterie mają zdolność modyfikowania swojej struktury genetycznej za pomocą transferu plazmidów, niewielkich okrągła cząsteczka DNA zawierająca informację genetyczną, która umożliwia bakteriom pokonanie środowiska stresuje. Plazmidy są albo wychwytywane przez bakterie z jej środowiska, albo przekazywane z bakterii do bakterii w procesie zwanym koniugacją. To pozwala im przystosować się do życia w nieprzyjaznym środowisku, od arktycznego śniegu po dno oceanu. Pozwala im również rozwinąć odporność na sztuczne stresy, takie jak antybiotyki. Plazmid nie zawsze będzie się replikował podczas procesu podziału; czasami są przekazywane tylko do jednej z komórek potomnych. Plazmidy replikują się przez odcinek własnego DNA, który zapewnia replikację przez komórkę macierzystej bakterii, a nawet mogą replikować niezależnie od bakterii. Pojedyncza bakteria może zawierać setki replikowanych plazmidów.
Alternatywna replikacja
Bakterie są niezwykle różnorodne, a niektóre formy bakterii nie replikują się poprzez rozszczepienie binarne. Sinice Stanieria replikują się w ścianie komórkowej, wytwarzając dziesiątki, a nawet setki potomstwa zwanych baeocytami. Ściana komórkowa pęka, a wszystkie baeocyty są uwalniane jednocześnie. W Epulopiscium dwie małe komórki potomne tworzą się z replikowanego DNA w większej komórce macierzystej. Kiedy potomstwo jest w pełni rozwinięte, komórka macierzysta umiera, uwalniając dwie kompletne komórki bakteryjne. U niektórych członków Planctomycetes zaobserwowano również proces rozrodczy zwany pączkowaniem, ale mechanika tego procesu jest wciąż nieznana.