Як розмножуються бактерії?

Бактерії є одноклітинними мікробами і є однією з найпростіших форм життя на землі. Містячи лише одну хромосому ДНК, їм не вистачає ядра або інших органел, які містяться в більшості еукаріотичних клітин. Для реплікації бактерії проходять процес бінарного поділу, де клітина бактерії збільшується в розмірах, копіює її ДНК, а потім розпадається на дві однакові «дочірні» клітини. Бактерії також можуть міняти місцями ДНК через кон'югацію, що дозволяє їм ділитися рисами, які долають стрес навколишнього середовища, як антибіотики.

Клітина бактерії - надзвичайно простий прокаріот, тобто вона не містить ядра. Хоча бактерія містить лише клітинну стінку, клітинну мембрану, цитоплазму, рибосоми та хромосому деякі клітини бактерій також містять плазміду або позаклітинні структури, такі як капсула, фімбрії та джгутики. На відміну від еукаріотичної клітини, яка має ядро, бактерія не зазнає мітозу під час реплікації, де ядро ​​розпадається, а ДНК розподіляється на два однакових набори. Натомість бактерії розмножуються шляхом бінарного поділу - процесу реплікації, який копіює ДНК бактерії та розщеплює одну клітину на дві однакові дочірні клітини. Спрощення процесу розмноження бактерій дозволяє бактеріям розмножуватися надзвичайно швидкими темпами. За належних умов одна бактеріальна клітина може розмножитися на цілий мільярд окремих бактерій лише за 10 годин.

Бінарний поділ - це жорстко контрольований процес, який рівномірно розщеплює бактерії на дві цілі доньки за допомогою специфічних білків, призначених для реплікації. Бінарний поділ починається з реплікації ДНК бактерії. Як тільки ДНК реплікується в хромосомі, хромосома розташовується у дві реплікаційні вилки, а потім розпадається на протилежні кінці клітини. На місці поділу, поблизу центру видовженої бактерії, зібрано обладнання для поділу, особливо білкове кільце FtsZ. Після того, як елементи для поділу зібрані, бактерія синтезує нову клітинну стінку в місці поділу за допомогою клітинної мембрани і розпадається на дві однакові дочірні клітини. Дочірні клітини є клонами, ідентичними в усіх відношеннях до вихідної бактерії.

Бактерії мають здатність модифікувати свою генетичну структуру, використовуючи перенесення плазмід, невелике кругова молекула ДНК, що містить генетичну інформацію, що дозволяє бактерії подолати навколишнє середовище стреси. Плазміди або підхоплюються бактерією із навколишнього середовища, або передаються від бактерій до бактерій за допомогою процесу, який називається кон’югацією. Це дозволяє їм адаптуватися до життя у ворожому середовищі, починаючи від арктичного снігу і закінчуючи дном океану. Це також дозволяє їм розвивати стійкість до штучних стресів, таких як антибіотики. Плазміда не завжди розмножується в процесі поділу; іноді вони передаються лише в одну з дочірніх клітин. Плазміди реплікуються через ділянку власної ДНК, що забезпечує реплікацію клітиною батьківської бактерії і навіть може реплікуватись незалежно від бактерії. Одна бактерія може містити сотні розмножених плазмід.

Бактерії надзвичайно різноманітні, і деякі форми бактерій не розмножуються шляхом бінарного поділу. Ціанобактерії Stanieria розмножуються в клітинній стінці, утворюючи десятки або навіть сотні нащадків, які називаються беоцитами. Клітинна стінка розривається, і всі беоцити вивільняються одночасно. В епулопіціумі з реплікованої ДНК всередині більшої материнської клітини утворюються дві маленькі потомкові клітини. Коли потомство повністю розвинене, материнська клітина гине, вивільняючи дві цілісні клітини бактерій. У деяких представників планктоміцетів також спостерігався репродуктивний процес, який називається бутонізацією, але механіка цього процесу досі невідома.