Ako sa množia baktérie?

Baktérie sú jednobunkové mikróby a sú jednou z najjednoduchších foriem života na zemi. Obsahujú iba jeden chromozóm DNA a chýba im jadro alebo iné organely nachádzajúce sa vo väčšine eukaryotických buniek. Aby sa replikovali, baktérie prechádzajú procesom binárneho štiepenia, kedy veľkosť bakteriálnej bunky rastie, kopíruje svoju DNA a potom sa štiepi na dve identické „dcérske“ bunky. Baktérie môžu tiež vymieňať DNA pomocou konjugácie, čo im umožňuje zdieľať znaky, ktoré prekonávajú stresy životného prostredia, ako napríklad antibiotiká.

Bakteriálna bunka je mimoriadne jednoduchý prokaryot, čo znamená, že neobsahuje jadro. Baktéria však obsahuje iba bunkovú stenu, bunkovú membránu, cytoplazmu, ribozómy a chromozóm niektoré bakteriálne bunky obsahujú aj plazmid alebo extracelulárne štruktúry ako tobolky, fimbrie a bičíky. Na rozdiel od eukaryotickej bunky, ktorá obsahuje jadro, baktéria počas replikácie neprechádza mitózou, kde sa jadro štiepi a DNA sa distribuuje do dvoch identických súborov. Namiesto toho sa baktérie reprodukujú binárnym štiepením, čo je proces replikácie, ktorý kopíruje DNA baktérie a rozdeľuje jednu bunku na dve identické dcérske bunky. Zjednodušenie reprodukčného procesu baktérií umožňuje baktériám replikovať sa pozoruhodne rýchlym tempom. Za správnych podmienok sa môže jedna bakteriálna bunka replikovať až na miliardu jednotlivých baktérií za pouhých 10 hodín.

Binárne štiepenie je prísne kontrolovaný proces, pri ktorom sa baktérie rovnomerne rozdelia na dve úplné dcéry pomocou špecifických proteínov určených na replikáciu. Binárne štiepenie začína replikáciou DNA baktérie. Akonáhle sa DNA replikuje v chromozóme, chromozóm sa usporiada do dvoch replikačných vidlíc a potom sa rozdelí na opačné konce bunky. V mieste delenia, v blízkosti centra podlhovastej baktérie, je zhromaždený mechanizmus na delenie, predovšetkým proteínový kruh FtsZ. Akonáhle sú prvky na delenie zhromaždené, baktéria syntetizuje novú bunkovú stenu v mieste delenia pomocou bunkovej membrány a rozdelí sa na dve identické dcérske bunky. Dcérske bunky sú klony, ktoré sú vo všetkých ohľadoch identické s pôvodnou baktériou.

Baktérie majú schopnosť meniť svoju genetickú štruktúru prenosom malých plazmidov kruhová molekula DNA obsahujúca genetickú informáciu, ktorá umožňuje baktérii prekonať prostredie zdôrazňuje. Plazmidy sú buď zachytené baktériou z jej prostredia, alebo prechádzajú z baktérií do baktérie procesom nazývaným konjugácia. To im umožňuje prispôsobiť sa životu v nepriateľskom prostredí, od arktického snehu až po dno oceánu. Umožňuje im tiež vyvinúť rezistenciu na umelé stresy, ako sú antibiotiká. Plazmid sa nebude vždy replikovať počas procesu delenia; príležitostne sa dostanú iba do jednej z dcérskych buniek. Plazmidy sa replikujú prostredníctvom úseku svojej vlastnej DNA, ktorý zaisťuje replikáciu pôvodnou bunkou baktérie, a môžu sa replikovať dokonca nezávisle od baktérie. Jedna baktéria môže obsahovať stovky replikovaných plazmidov.

Baktérie sú mimoriadne rozmanité a niektoré formy baktérií sa nereplikujú prostredníctvom binárneho štiepenia. Sinice Stanieria sa replikujú v bunkovej stene a produkujú desiatky alebo dokonca stovky potomkov nazývaných baeocyty. Bunková stena praskne a všetky baeocyty sa uvoľnia súčasne. V Epulopiscium sa z replikovanej DNA vo väčšej materskej bunke tvoria dva malé potomstvo. Keď sú potomkovia úplne vyvinutí, materská bunka zomrie a uvoľní dve kompletné bakteriálne bunky. Reprodukčný proces nazývaný pučanie bol tiež pozorovaný u niektorých členov Planctomycetes, ale mechanika tohto procesu je stále neznáma.