Pembelahan biner: ciri-ciri dan fase proses reproduksi ini

Bakteri mengelilingi kita di mana-mana, bahkan jika kita tidak dapat melihatnya. Mikroorganisme ini sangat penting untuk kehidupan di semua ekosistem terestrial, karena mereka sangat penting dalam proses biogeokimia seperti dekomposisi bahan organik, penyelesaian siklus nitrogen, produksi oksigen (bakteri fotosintetik) dan banyak hal lainnya.

Kami melangkah lebih jauh, karena diperkirakan bakteri menyumbang 15% dari total biomassa terestrial (70 gigaton), hanya dilampaui oleh tanaman. Selain berada di semua permukaan yang dapat dihuni, makhluk hidup ini juga hidup di dalam diri kita: usus besar kita mengandung 1014 unit bakteri, yang membantu kita memecah materi tanaman, secara aktif mencegah infeksi dari mikroorganisme lain dan memungkinkan pengembangan sistem kekebalan tubuh.

langkah awal sebagai manusia. Semua angka dan data ini menarik, tetapi kami tidak ingin berhenti di situ.

Untuk mengetahui pentingnya bakteri di dunia, perlu untuk menyelidiki cara hidup mereka, dan apa yang kurang dari menggambarkan reproduksi mereka untuk mengetahui bagaimana koloni bakteri tetap stabil dari waktu ke waktu. Berdasarkan premis yang sangat menarik ini, kami memberi tahu Anda segalanya tentang pembelahan biner.

  • Artikel terkait: “Sel prokariotik: apa itu dan apa karakteristiknya”

Apa itu pembelahan biner?

Pembelahan biner adalah jenis reproduksi aseksual yang terjadi pada bakteri dan archaea, yaitu organisme prokariotik mikroskopis. Sebelum melanjutkan, kita harus menetapkan serangkaian landasan sejauh menyangkut reproduksi.

Kami telah mengatakan bahwa kami berurusan dengan jenis reproduksi aseksual, yang premisnya pada dasarnya sama dengan mitosis pada organisme multiseluler. Sel somatik (jaringan) kita membelah melalui mekanisme ini, yaitu pembelahan sel induk menjadi dua anak perempuan dengan bentuk, ukuran, dan informasi genetik yang sama.

Namun, mitosis dan pembelahan memiliki sejumlah perbedaan yang sangat penting. Secara umum, penting untuk dicatat bahwa mitosis adalah unik pada organisme dengan lebih dari satu sel.

Mekanisme pembelahan sel ini dimaksudkan untuk menambah atau mengganti sel-sel jaringan dan, oleh karena itu, digunakan untuk pertumbuhan, perkembangan, dan perbaikan organ-organ yang membentuk kita. Di sisi lain, pembelahan biner mengikuti premis yang lebih sederhana: dulu ada satu bakteri, sekarang ada dua.

Untuk alasan ini, pembelahan biner adalah jenis reproduksi aseksual yang hanya dipahami dalam organisme prokariotik, yaitu mereka yang hanya terdiri dari satu sel (bakteri dan archaea, dalam hal ini). Jika diamati pada organisme multiseluler, kita akan menghadapi kasus mitosis.

Sesederhana itu.

langkah pembelahan biner

Kebanyakan bakteri berkembang biak dengan pembelahan biner, karena mekanisme ini menyebabkan peningkatan eksponensial dalam jumlah koloni. Di mana sebelumnya ada satu mikroorganisme, sekarang ada dua, lalu empat, lalu delapan, lalu 16, 32, 64, 128, dll.

Sebagai gambaran, bakteri E.coli dalam kondisi optimal dapat membelah diri setiap 20 menit sekali. Seperti yang dapat Anda bayangkan, dalam 24 jam jumlah unit bakteri tidak dapat dibayangkan dengan tingkat reproduksi ini.

Selanjutnya, kami menyajikan secara singkat masing-masing tahap di mana pembelahan biner dibagi. Tentunya banyak mekanisme yang tercantum di sini terdengar akrab bagi Anda, karena sangat mirip dengan mitosis.

Pergi untuk itu.

1. Replikasi DNA

Agar bakteri dapat membelah menjadi dua yang sama, ia harus dapat mereplikasi sendiri informasi genetiknya.

Banyak mikroorganisme yang dipelajari memiliki satu kromosom sirkular dalam nukleoidnya (berlawanan dengan 46 dalam nukleus sel manusia), jadi kami akan menggunakan aturan praktis ini sebagai referensi. Kromosom bakteri secara inheren merupakan replika, karena istilah ini mengacu pada unit informasi genetik yang berisi semua unsur yang diperlukan untuk melakukan proses replikasi.

Konglomerat DNA ini bereplikasi pada satu asal, yang bergerak secara linier hingga duplikasi lengkap seluruh molekul. Kami tidak akan membahas proses kompleks seperti struktur yang terlibat, garpu replikasi, dan lainnya.

Cukup bagi kita untuk mengetahui, dalam hal ini, bahwa enzim yang memungkinkan mekanisme ini dikenal sebagai DNA polimerase dan ini adalah proses semi-konservatif, yaitu, setiap molekul baru yang terbentuk mengandung satu untai DNA lama dan satu untai DNA baru..

2. Segregasi kromosom

Dalam mitosis normal, kromosom ditempatkan di ekuator sel secara acak, menunggu untuk “ditarik” oleh gelendong mitosis ke setiap kutub ekstrem badan sel.

Dalam meiosis (yang menghasilkan gamet) momen ini benar-benar penting, karena permutasi kromosom di ekuator seluler dapat menghasilkan ribuan kombinasi berbeda dalam hal distribusi genetik. Dalam hal ini, hal-hal yang kurang menarik, karena kita hanya memiliki dua kromosom yang merupakan produk dari replikasi satu.

Kedua kromosom bergerak dan berpisah di setiap kutub sitoplasma bakteri, tanpa komplikasi lebih lanjut.

3. Pemisahan

Saat setiap kromosom bergerak ke satu kutub, membran bakteri berinvaginasi untuk membentuk septum, juga dikenal sebagai dinding pemisah, di dalam sel.

Ketika septum dibagi, kedua bakteri dengan informasi genetik yang sesuai menjadi entitas individu yang mampu bertahan hidup secara otonom.

Signifikansi evolusioner dari pembelahan biner

Perlu ditekankan bahwa ada beberapa jenis pembelahan biner tergantung pada bidang pembelahan (reguler, ameboid, transversal, miring, dll.), tetapi kami tidak ingin fokus pada terminologi teknis. Sebagai penutup, kami melihat jauh lebih menarik untuk mengeksplorasi alasan mekanisme yang sederhana dan esensial ini.

Kunci pembelahan biner bakteri dapat dicakup dalam satu konsep: pelepasan logaritmik. Istilah ini mengacu pada fase kedua pertumbuhan bakteri, setelah pembiasaan mikroorganisme ke media baru di mana mereka diperkenalkan.

Selama tahap ini, peningkatan eksponensial dalam kurva pertumbuhan bakteri diamati, yaitu, semakin banyak bakteri yang ditemukan pada populasi awal, semakin banyak mereka dapat membelah. Perlu dicatat bahwa kemiringan fungsi logaritma tergantung pada kondisi lingkungan, karena tidak sama untuk tumbuh di tempat yang hangat dan terlindung dengan tumbuh di Kutub Utara.

Bagaimanapun, stabilisasi pertumbuhan (perjalanan ke fase diam atau “dataran tinggi”) dikondisikan oleh ketersediaan nutrisi: bakteri berhenti membelah ketika tidak ada lagi sarana untuk bertahan hidup. Ini adalah contoh yang jelas dari strategi “kuantitas daripada kualitas”.

Semua bakteri secara genetik sama dengan induknya (karena pembelahan biner adalah jenis reproduksi aseksual), jadi kemampuan adaptasinya sama, bukan? Untuk memahami keberhasilan pembelahan biner, kita juga harus memperhitungkan bahwa tingkat mutasi genom bakteri sangat tinggi. Untuk alasan ini, tidak selalu dijamin bahwa generasi bakteri akan sama dengan yang sebelumnya, sesuatu yang sangat bermanfaat untuk kapasitas adaptif mikroorganisme ini.

Mutasi bersifat acak, jadi beberapa bisa buruk dan beberapa bisa baik, tetapi perbedaan utamanya adalah yang baik melekat pada populasi, sedangkan yang buruk menghilang. Jadi, semakin cepat populasi bakteri membelah, semakin besar kemungkinan akan muncul mutasi yang memungkinkan adaptasi yang lebih baik terhadap lingkungan.

Keberadaan mikroorganisme resisten antibiotik didasarkan pada landasan ini: pembelahan biner dan pertumbuhan populasi bakteri memberi mereka kemampuan untuk menjadi resisten bahkan terhadap obat yang paling spesifik sekalipun.

Ringkasan

Seperti yang telah Anda lihat, segala sesuatu di alam memiliki penjelasan, kecuali dalam kasus-kasus luar biasa. Pembelahan biner adalah strategi reproduksi yang sama validnya dengan reproduksi seksual untuk organisme prokariotik, karena mereka memperoleh variabilitas genetik yang diperlukan untuk beradaptasi dari mutasi dalam genom mereka, dan bukan melalui penyatuan gamet betina dan jantan (seperti yang terjadi pada jenis).

Pada akhirnya, semua proses evolusi dapat diringkas dalam kalimat berikut: makhluk hidup melakukan apa yang mereka bisa dengan apa yang mereka miliki. Mekanisme pembelahan biner mungkin tidak sempurna, tetapi tentu saja telah memungkinkan keabadian dan perluasan mikroorganisme ini di Bumi selama berabad-abad.

Referensi bibliografi:

  • Eswara, PJ, & Ramamurthi, K.S.

    (2017). Pembelahan sel bakteri: nonmodel siap menjadi sorotan.

    Tinjauan tahunan mikrobiologi, 71, 393-411.

  • Pembelahan Biner, Akademi Khan. Dikumpulkan pada 25 Maret di https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission
  • Margolin, W.

    (2014). Pembelahan Biner pada Bakteri.

    eLS.

  • Nistrom, T. (2007).

    Sebuah jenis bakteri penuaan. PLoS Genet, 3(12), e224.

  • Samson, RY, & Bell, SD (2009).

    ESCRT kuno dan evolusi pembelahan biner. Tren mikrobiologi, 17(11), 507-513.

  • Smith, JM, Smith, NH, O’Rourke, M., & Spratt, BG (1993).

    Seberapa klonal bakteri? Prosiding National Academy of Sciences, 90(10), 4384-4388.