COM ES REPRODUEIXEN ELS BACTERIS? REPRODUCCIÓ ASEXUAL I SEXUAL - BIOLOGIA - 2025

Els bacteris es reprodueixen principalment per vies asexuals com la fissió binària, que és un procés mitjançant el qual una cèl·lula es divideix en dues cèl·lules idèntiques de menor grandària. No obstant això, aquests microorganismes també presenten un tipus de reproducció sexual a través d'un procés anomenat "conjugació".

Pel que fa a la reproducció asexual, la fissió binària és predominant, però hi ha informes de patrons "inusuals" o "alternatius" de divisió en aquest grup d'organismes unicel·lulars, com ara la gemmació, la divisió múltiple i la formació de descendència "intracel·lular", per nomenar alguns.

Esquema d'una cèl·lula procariona (Font: This vector image is completely made by Ali Zifan via Wikimedia Commons)

Abans d'aprofundir en els diferents mecanismes de reproducció en els bacteris és pertinent recordar informació clau per a comprendre alguns aspectes d'aquests processos biològics.

Característiques generals dels bacteris

Els bacteris són organismes procariotes, és a dir, el seu material genètic no està tancat en l'estructura membranosa que es coneix com "nucli", que sí que existeix en els eucariotes.

És un grup summament reeixit i divers, compost per organismes fonamentalment unicel·lulars, encara que alguns poden formar colònies i filaments. Es troben virtualment en tots els ecosistemes sobre la biosfera i són de gran importància per a molts processos biològics inherents als éssers vius multicel·lulars.

Les cèl·lules bacterianes són cèl·lules de mida petita (no més d'un parell de micròmetres de diàmetre) sobretot en comparació amb les cèl·lules eucariotes. El seu citosol és considerablement més "senzill" que el d'una cèl·lula animal o vegetal, per exemple, ja que no hi ha cap orgànul membranós.

En el seu interior hi ha gran quantitat de ribosomes, grànuls d'emmagatzematge de diferents substàncies, proteïnes de diferents tipus i un gran cromosoma de forma circular i superenrotllat, a més de petites molècules d'ADN extra cromosomales conegudes com "plasmidis".

La coberta cel·lular dels bacteris és força particular, ja que està formada per un polímer complex anomenat "peptidoglucano", que consisteix en amino sucres units amb polipèptids. Les característiques de la paret i de la membrana plasmàtica d'aquests organismes és utilitzada per a la seva classificació.

Alguns bacteris estan cobertes, a més, per una "càpsula" que envolta la seva paret cel·lular i que té funcions protectores. Altres bacteris són mòbils i presenten estructures especialitzades que sobresurten de la seva superfície, com és el cas dels cilis i els flagels.

Com que no tots els bacteris poden ser crescudes in vitro en un laboratori, la informació que la comunitat científica maneja respecte al seu metabolisme, reproducció, morfologia i característiques generals depèn, en gran mesura, de les dades despresos d'estudis realitzats amb espècies model.

Reproducció asexual dels bacteris

La reproducció asexual consisteix en la formació de clons a partir d'un individu que funciona com a "mare". A diferència de la reproducció sexual, aquest procés requereix únicament d'una cèl·lula que dupliqui els seus components interns i es divideixi en dues cèl·lules filles iguals, per exemple.

- Fissió binària

També coneguda com "bipartició", la fissió binària és la principal forma de reproducció de la major part dels bacteris en la natura. En aquest procés, la cèl·lula que es divideix ho fa de tal manera que produeix dues cèl·lules més petites que són genèticament idèntiques, i la cèl·lula inicial "desapareix".

Una cèl·lula en divisió necessàriament ha d'haver passat per un procés "preparatori" previ, mitjançant el qual va duplicar els seus continguts interns (cromosoma, proteïnes, ribosomes, etc.) i va augmentar a poc menys del doble seu contingut citosòlic.

La fissió binària (Font: Binary_fission.svg: Drawn by w: User: JWSchmidt (w: Image: Binary fission.png); vectorized by w: User: JTojnarderivative work: Ortisa via Wikimedia Commons)

Les dues còpies de l'cromosoma bacterià són segregades cap als dos pols de la cèl·lula que es divideix, així com part de l'material intern que s'ha duplicat. Després d'això es forma un "septe" en un lloc específic de la cèl·lula denominat "lloc de divisió".

El septo consisteix en una invaginació "centrípeta" de la membrana citoplasmàtica, que precedeix a la síntesi d'una nova paret cel·lular ia la separació de les dues cèl·lules filles.

- Reproducció asexual "inusual"

El procés de reproducció asexual no és igual en tots els grups de bacteris. Com es va comentar a l'començament, algunes espècies es caracteritzen per la gemmació, altres per la divisió múltiple, per la formació de descendència intracel·lular, etc.

Formació de múltiple descendència intracel·lular

Molts llinatges dels bacteris pertanyents a el grup de les grampositius amb baix contingut GC (Firmicutes) es reprodueixen asexualment a través d'un procés que implica que a l'interior d'una cèl·lula "dormante" parental es formen múltiples endòspores (també dormantes) o un gran nombre de descendents actius.

Per a molts llinatges la formació d'aquesta "múltiple descendència intracel·lular" és el principal mitjà de reproducció, de manera que la fissió binària pot ocórrer escassament o no ocórrer en absolut.

gemmació

La gemmació en els bacteris ha estat observada en els cianobacteris, els firmicutes i els planctomicetos, així com en algunes proteobacterias.

Les representacions esquemàtiques d'aquest procés (poc estudiat i conegut entre els bacteris) il·lustren com els bacteris que així es reprodueixen asexualment desprenen una "fracció" o "rovell" del seu cos cel·lular, fracció que és considerablement més petita que la cèl·lula "mare" que les origina i que probablement no conté tots els components citosòlics d'aquesta última.

La producció de baeocitos en algunes cianobacteris

Algunes cianobacterias com, per exemple, les de l'gènere Stanieria, mai es reprodueixen per fissió binària; en el seu lloc, aquestes es divideixen per un procés que comença amb una cèl·lula de mida petita coneguda com baeocito.

El baeocito augmenta progressivament de grandària i, mentre ho fa, l'ADN cromosòmic es replica moltes vegades consecutives. Quan el baeocito entra en la fase de divisió citoplasmàtica, aquest produeix gran quantitat de nous baeocitos diminuts, que són alliberats a l'trencar-se la coberta externa de l'baeocito "mare".

Aquest procés també és conegut en altres espècies com fragmentació.

Reproducció "sexual" dels bacteris

La reproducció sexual, tal com la coneixem, consisteix en la fusió de dues cèl·lules sexuals especialitzades denominades "gàmetes", a través de les quals dos individus intercanvien informació genètica i produeixen descendència amb gens que resulten de la combinació de tots dos.

Encara que en els bacteris no es produeixen gàmetes ni cèl·lules sexuals especialitzades, en algunes ocasions dues cèl·lules diferents intercanvien material genètic entre si, el que pot donar-se per mitjà de tres processos diferents:

- La transformació

- La transducció

- La conjugació

Tot i que no implica la producció de noves cèl·lules o de cèl·lules diferents, la transformació és un esdeveniment pel qual un bacteri pot adquirir fragments d'ADN d'un altre bacteri que els ha alliberat a l'medi en què viuen o que ha mort i s'ha desintegrat.

La transducció, d'altra banda, té a veure amb la combinació d'ADN bacterià (de bacteris diferents) gràcies a la participació fags, que són virus que ataquen bacteris.

Finalment, la conjugació, que tampoc es caracteritza per la producció d'individus nous, es tracta de la transferència directa de material genètic d'una cèl·lula a una altra a través d'una estructura especialitzada coneguda com "pili sexual".

Conjugació bacteriana (Font: derivative work: Franciscosp2 (talk) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones via Wikimedia Commons)

Aquest últim procés requereix d'el contacte físic entre dues cèl·lules i, d'acord amb els estudis realitzats en l'organisme model E. coli, hi ha cèl·lules "masculines" donadores i cèl·lules "femenines" receptores.

En general, allò que es dóna i es rep són molècules d'ADN plasmídic que contenen informació genètica de gran utilitat.

referències

1. Angert, ER (2005). Alternatives to binary fission in bacteri. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Sequence of bacterial reproduction. Annual Review of Microbiology, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J., & Addinall, SG (1997). Bacterial cell division and the Z ring. Annual review of biochemistry, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H., & Harley, JP Klein 2002. Microbiology.
5. Scheffers, DJ (2001). Bacterial Reproduction and Growth. Els.
6. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (9th edn). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.