Kako se razmnožujejo bakterije?

Bakterije so enocelični mikrobi in so ena najpreprostejših oblik življenja na zemlji. Vsebujejo samo en kromosom DNA, nimajo jedra ali drugih organelov, ki jih najdemo v večini evkariontskih celic. Da bi se razmnožile, bakterije opravijo postopek binarne cepitve, kjer bakterijska celica naraste, kopira svojo DNA in se nato razdeli v dve enaki "hčerinski" celici. Bakterije lahko tudi zamenjajo DNA s konjugacijo, kar jim omogoča izmenjavo lastnosti, ki premagujejo okoljske obremenitve, kot so antibiotiki.

Bakterijska celica je nadvse preprost prokarion, kar pomeni, da ne vsebuje jedra. Bakterija pa vsebuje samo celično steno, celično membrano, citoplazmo, ribosome in kromosom nekatere bakterijske celice vsebujejo tudi plazmid ali zunajcelične strukture, kot so kapsula, fimbrije in bičkov. Za razliko od evkariontske celice, ki ima jedro, bakterija med replikacijo ni podvržena mitozi, kjer se jedro razcepi in DNA se razdeli v dva enaka sklopa. Namesto tega se bakterije razmnožujejo z binarno cepitvijo, procesom razmnoževanja, ki kopira DNA bakterije in eno celico razdeli na dve enaki hčerinski celici. Poenostavitev reproduktivnega procesa bakterij omogoča, da se bakterije razmnožujejo z izjemno hitrim tempom. V pravih pogojih se lahko ena sama bakterijska celica v samo 10 urah razmnoži na kar milijardo posameznih bakterij.

Binarna cepitev je strogo nadzorovan postopek, ki bakterijo enakomerno razdeli na dve popolni hčerki z uporabo specifičnih beljakovin, namenjenih za razmnoževanje. Binarna cepitev se začne z replikacijo DNA bakterije. Ko se DNA razmnoži znotraj kromosoma, se kromosom razporedi v dve replikacijski vilici in se nato razcepi na nasprotne konce celice. Na mestu delitve, blizu središča podolgovate bakterije, so sestavljeni stroji za delitev, predvsem proteinski obroč FtsZ. Ko so elementi za delitev sestavljeni, bakterija sintetizira novo celično steno na mestu delitve s pomočjo celične membrane in se razdeli na dve enaki hčerinski celici. Hčerinske celice so kloni, ki so v vsem enaki prvotni bakteriji.

Bakterije imajo sposobnost, da spremenijo svojo gensko strukturo z uporabo majhnih prenosnih plazmidov krožna molekula DNA, ki vsebuje genetske informacije, ki omogočajo bakteriji premagovanje okolja poudarja. Plazmide bakterija pobere iz svojega okolja ali pa jih s postopkom, imenovanim konjugacija, prenese iz bakterije v bakterijo. To jim omogoča, da se prilagodijo življenju v sovražnih okoljih, od arktičnega snega do oceanskega dna. Omogoča jim tudi, da razvijejo odpornost proti umetnim stresom, kot so antibiotiki. Plazmid se med postopkom delitve ne bo vedno razmnoževal; občasno se prenesejo le v eno od hčerinskih celic. Plazmidi se razmnožujejo skozi odsek lastne DNK, ki zagotavlja razmnoževanje s strani matične bakterijske celice in se lahko celo razmnoži neodvisno od bakterije. Ena bakterija lahko vsebuje na stotine ponovljenih plazmidov.

Bakterije so izredno raznolike in nekatere oblike bakterij se ne razmnožujejo z binarno cepitvijo. Cianobakterije Stanieria se razmnožujejo znotraj celične stene in tvorijo na desetine ali celo stotine potomcev, imenovanih baeociti. Celična stena poči in vsi baeociti se sprostijo hkrati. V Epulopiscijumu iz replicirane DNA znotraj večje matične celice nastaneta dve majhni potomci. Ko so potomci popolnoma razviti, materinska celica umre in sprosti dve popolni bakterijski celici. Razmnoževalni proces, imenovan brstenje, so opazili tudi pri nekaterih članih planktomiketa, vendar mehanika tega procesa še vedno ni znana.