¿Por qué las células bacterianas se dividen?

¿Qué es la fisión binaria y cómo funciona?

La fisión binaria es el método por el cual las células bacterianas se reproducen. Aquí hay un diagrama que muestra cómo ocurre la fisión binaria:
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¿Por qué los procariotas pasan por fisión binaria?

Los procariotas, al igual que otros organismos vivos, necesitan someterse a la división celular para reproducirse a fin de garantizar la continuidad de su especie. En el caso de las células bacterianas, este modo de reproducción es la fisión binaria, que es básicamente un modo asexual de división celular donde una célula bacteriana monoparental replica su ADN circular y plásmidos antes de dividirse en dos nuevas células hijas.

En cuanto a la terminología, tal vez se pregunte por qué no usamos simplemente el término mitosis o meiosis para describir el tipo de división celular que sufren las células de bacterias. Así que déjenme aclarar esto también. La mitosis y la meiosis son términos que se usan específicamente en biología para describir la división nuclear. Las células bacterianas, al ser procariotas, no tienen un núcleo que contenga su ADN. En cambio, los genes circulares que contienen ADN esenciales para su supervivencia se agrupan en una región de la célula bacteriana conocida como nucleoide (véase a continuación).
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¿Cuáles son las ventajas de la fisión binaria?

Una ventaja pertinente de la fisión binaria es que es un modo de reproducción asexual. Como se mencionó anteriormente, lo que sucede durante la fisión binaria es que el ADN de la bacteria se replica exactamente por ADN polimerasa y se separa en 2 mitades de la célula bacteriana a medida que el centro de la célula comienza a fragmentarse. El ADN parental que se transmite a las células hijas más o menos sin cambios , lo que también implica que es probable que los genes esenciales se transmitan a las células hijas sin que se dañen. Esto asegura la estabilidad genética de las especies de bacterias. Contraste esto con el proceso de la meiosis en eucariotas, donde el cruce de cromosomas homólogos en metafase puede conducir a una amplia variedad de aberraciones cromosómicas, como deleciones porque los cromosomas se rompen y no pueden unirse. Esto conduce a varios problemas, como genes faltantes, o genes dañados que codifican productos proteicos no funcionales. Las células bacterianas evitan este problema.

Otra posible ventaja sería que la fisión binaria toma un tiempo mucho más corto en comparación con, por ejemplo, la mitosis . Esto permite que las células bacterianas se reproduzcan mucho más rápido que las células eucariotas. Una de las razones por las cuales la mitosis toma más tiempo que la fisión binaria es la presencia de numerosos puntos de control antes de que ocurra la división nuclear real (ver abajo)
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Estos puntos de control aseguran que estén presentes todas las condiciones correctas, como la cantidad correcta de nutrientes y ADN intacto. Si bien son esenciales para minimizar la aparición de defectos en las células, prolongan el proceso de división celular. Como la fisión binaria no tiene una serie de puntos de control tan complicada, puede ocurrir más rápidamente.

Por último, la fisión binaria es un proceso asexual, lo que significa que solo se necesita una célula principal para que se produzca la reproducción . Esto permite que las bacterias se reproduzcan a sí mismas, incluso en los entornos más duros, donde sus números pueden ser bajos, ya que solo se necesita uno.

¿Cuáles son las desventajas de la fisión binaria?

Una desventaja de la fisión binaria es, lamentablemente, la misma estabilidad genética que garantiza. La estabilidad genética puede ser ventajosa en un entorno que ya favorece el crecimiento de las bacterias porque permite que los genes esenciales se transmitan a las células hijas inalteradas y libres de mutaciones. Sin embargo, la baja tasa de mutación significa que es menos probable que las células bacterianas, por casualidad, desarrollen nuevos genes que puedan ayudarlos a sobrevivir mejor en circunstancias adversas. En tal caso, la probabilidad de que se elimine toda la población de bacterias es más probable, lo que obviamente es malo para la especie.

Tenga en cuenta, sin embargo, que no es del todo cierto que las celdas hija sean exactamente idénticas a las celdas primarias. Las mutaciones ocurren de vez en cuando, aunque no con mucha frecuencia. Además, hay una variedad de otros métodos mediante los cuales una célula bacteriana puede diferenciarse de su célula original durante su vida útil, como la absorción de ADN de su entorno (conocido como transformación) o el contacto directo con otra célula bacteriana ( conocido como conjugación). Entonces, hay algunas variaciones en las poblaciones bacterianas, y este es un factor que puede contribuir a la especiación en las bacterias.

Espero que esto responda a tu pregunta. Lo siento si mi respuesta es demasiado larga. Si tiene más consultas, no dude en dejar un comentario a continuación, e intentaré contactarlo lo antes posible. Por último, ¡gracias por el A2A!

La respuesta corta es que las bacterias necesitan pasar por la fisión binaria porque nunca se multiplicarán si no lo hacen. Sin embargo, parece que estás haciendo la pregunta desde una perspectiva evolutiva.

Primero, ¿qué es la fisión binaria? Aquí hay una foto del anillo en Z (en rojo), que es el torniquete en una celda bacteriana que se tensa hasta que corta la célula madre en dos células hijas:

El anillo Z está formado por proteínas FtsZ que se polimerizan y despolimerizan constantemente a través de un mecanismo dependiente de GTP. Durante esta polimerización dinámica, el anillo se hace más pequeño hasta que las células hijas finalmente se dividen. Aunque FtsZ es la estrella del programa, muchas otras proteínas Fts * (proteínas de la formación de la formación de filaciones) están involucradas en la fisión binaria. Además, hay una capa gruesa de genes reguladores que cambia el intervalo de tiempo entre los conjuntos del anillo Z. (Como mi ejemplo favorito personal, sdiA , que en Escherichia coli puede modular el intervalo entre divisiones en respuesta a la presencia de bacterias distintas de Escherichia coli ).

La respuesta más compleja e interesante a su pregunta comienza con preguntar qué sucede cuando no se dividen. Cuando una célula bacteriana no se divide, crece más tiempo, formando un filamento. La filamentación es un fenotipo muy común, que yo y muchas otras personas hemos visto al hacer bacteriología clásica. He hecho una serie temporal de fotos microscópicas que muestran la filamentación en acción, pero, por desgracia, la dejé en un laboratorio anterior. Aquí hay un buen video de filamentación (los glóbulos rojos están muertos y las células cian están vivas):

Mientras que la célula continúa creciendo, el genophore bacteriano (cromosoma) continúa dividiéndose, de modo que la célula se vuelve multinucleada. La filamentación conducirá finalmente a una célula desintegrada, porque la membrana celular pierde integridad en algún momento. Por otro lado, la filamentación confiere algún beneficio a la bacteria porque puede prevenir el pastoreo o la fagocitosis por los depredadores (como los protozoos o los macrófagos). Informes adicionales indican que podría conferir resistencia a los antibióticos. Además, en nuestro propio trabajo, observamos que el gen kil en el bacteriófago λ induce la filamentación en Escherichia coli al bloquear el ensamblaje de FtsZ (puede preguntarle a Daniel Haeusser, el primer autor, más sobre este trabajo). ¿Por qué un bacteriófago (un virus) que infecta a una bacteria quiere bloquear la división celular? El efecto principal de la filamentación es aumentar el volumen de la celda. Esto claramente tendría un impacto en las concentraciones de proteínas y moléculas de señalización en la célula. También evitaría la división de recursos entre dos células hijas, y esos recursos podrían usarse para construir más bacteriófagos. Como no soy un experto en el tema, no puedo pensar en muchas más implicaciones. Sin embargo, comienza a abordar su pregunta al explicar los efectos de no dividirse. A partir de ahí, uno puede comenzar a especular (con la guía de expertos reales) sobre las ventajas evolutivas de la división.

Fuera de mi cabeza, una ventaja evolutiva de la fisión binaria regular sería optimizar la relación superficie / volumen de la célula. El tamaño y la forma de cada especie bacteriana difieren, y esos parámetros probablemente sean evolutivamente aptos para cualquier situación en la que se encuentren las especies respectivas. Una segunda ventaja evolutiva sería aumentar la población lo más rápido posible, para cubrir su apuesta a la supervivencia. Dos células hijas tienen más posibilidades de sobrevivir que una célula madre en condiciones ambientales cambiantes, especialmente si son * ligeramente * diferentes. Una tercera ventaja evolutiva para la fisión binaria que es obvio al observar una serie temporal de filamentación es que si no se dividen, ¡entonces se esparcen!

Las bacterias pasan por un proceso de replicación que es una simplificación en comparación con la forma en que los eucariontes se replican, a través de la meiosis y la fertilización o simplemente a través de la mitosis. Se ha supuesto que esta forma mucho más compleja ha evolucionado desde la simple fisión binaria, pero nadie ha encontrado una explicación. Pero la evolución en la otra dirección es mucho más fácil de explicar, por la teoría de escape de Organelle.

Hola…
El propósito de todas las formas de vida en este planeta es alimentarse y reproducirse en todos los niveles. Esto se aplica a los microbios, como las bacterias también. Tienen material genético que se transfiere a otras células hijas a través de transferencias horizontales. Así es como el material genético se conserva y contribuye a la evolución de nuevas especies.