- الخصائص العامة للبكتيريا
- التكاثر اللاجنسي للبكتيريا
- - الانشطار الثنائي
- - التكاثر اللاجنسي "غير العادي"
- تكوين نسل متعدد الخلايا
- التزهير
- إنتاج الخلايا الحيوية في بعض البكتيريا الزرقاء
- التكاثر "الجنسي" للبكتيريا
- المراجع
تتكاثر البكتيريا بشكل أساسي عن طريق المسارات اللاجنسية مثل الانشطار الثنائي ، وهي عملية تنقسم فيها الخلية إلى خليتين متماثلتين أصغر حجمًا. ومع ذلك ، فإن هذه الكائنات الحية الدقيقة تظهر أيضًا نوعًا من التكاثر الجنسي من خلال عملية تسمى "الاقتران".
فيما يتعلق بالتكاثر اللاجنسي ، فإن الانشطار الثنائي هو السائد ، ولكن هناك تقارير عن أنماط "غير عادية" أو "بديلة" للانقسام في هذه المجموعة من الكائنات وحيدة الخلية ، مثل التبرعم ، والانقسام المتعدد ، وتكوين النسل "داخل الخلية". على سبيل المثال لا الحصر.
رسم تخطيطي لخلية بدائية النواة (المصدر: تم إنشاء هذه الصورة المتجهة بالكامل بواسطة علي زيفان عبر ويكيميديا كومنز)
قبل الخوض في آليات التكاثر المختلفة في البكتيريا ، من المناسب تذكر المعلومات الأساسية لفهم بعض جوانب هذه العمليات البيولوجية.
الخصائص العامة للبكتيريا
البكتيريا هي كائنات بدائية النواة ، أي أن مادتها الوراثية ليست محاطة بالبنية الغشائية المعروفة باسم "النواة" ، والتي توجد في حقيقيات النوى.
إنها مجموعة ناجحة ومتنوعة للغاية ، تتكون أساسًا من كائنات وحيدة الخلية ، على الرغم من أن بعضها يمكن أن يشكل مستعمرات وشعيرات. توجد في جميع النظم البيئية تقريبًا فوق المحيط الحيوي وهي ذات أهمية قصوى للعديد من العمليات البيولوجية المتأصلة في الكائنات الحية متعددة الخلايا.
الخلايا البكتيرية هي خلايا صغيرة (لا يزيد قطرها عن ميكرون) مقارنة بالخلايا حقيقية النواة. العصارة الخلوية الخاصة بها "أبسط" إلى حد كبير من تلك الموجودة في الخلية الحيوانية أو النباتية ، على سبيل المثال ، نظرًا لعدم وجود عضية غشائية.
يوجد بداخلها عدد كبير من الريبوسومات ، وحبيبات تخزين من مواد مختلفة ، وبروتينات من أنواع مختلفة ، وكروموسوم كبير ، دائري وملفوف للغاية ، بالإضافة إلى جزيئات DNA صغيرة إضافية الكروموسومات تعرف باسم "البلازميدات".
يعتبر غلاف الخلية من البكتيريا خاصًا تمامًا ، حيث يتكون من بوليمر معقد يسمى "ببتيدوجليكان" ، والذي يتكون من سكريات أمينية مرتبطة بعديد الببتيدات. يتم استخدام خصائص الجدار والغشاء البلازمي لهذه الكائنات لتصنيفها.
يتم أيضًا تغطية بعض البكتيريا بواسطة "كبسولة" تحيط بجدارها الخلوي ولها وظائف وقائية. البكتيريا الأخرى متحركة ولها هياكل متخصصة تبرز من سطحها ، مثل الأهداب والسوط.
نظرًا لأنه لا يمكن زراعة جميع البكتيريا في المختبر في المختبر ، فإن المعلومات التي يديرها المجتمع العلمي فيما يتعلق بعملية التمثيل الغذائي والتكاثر والتشكل والخصائص العامة تعتمد ، إلى حد كبير ، على البيانات التي تم الحصول عليها من الدراسات التي أجريت مع الأنواع النموذجية.
التكاثر اللاجنسي للبكتيريا
يتكون التكاثر اللاجنسي من تكوين مستنسخات من فرد يعمل كـ "أم". على عكس التكاثر الجنسي ، تتطلب هذه العملية خلية واحدة فقط تكرر مكوناتها الداخلية وتنقسم إلى خليتين ابنتيتين متساويتين ، على سبيل المثال.
- الانشطار الثنائي
الانشطار الثنائي ، المعروف أيضًا باسم "التقسيم الثنائي" ، هو الشكل الرئيسي للتكاثر لمعظم البكتيريا في الطبيعة. في هذه العملية ، تقوم الخلية المنقسمة بذلك بطريقة تنتج خليتين أصغر متطابقتين وراثيًا ، وتختفي الخلية الأولية.
يجب بالضرورة أن تكون الخلية المنقسمة قد مرت بعملية "تحضيرية" سابقة ، والتي من خلالها ضاعفت محتوياتها الداخلية (كروموسوم ، بروتينات ، ريبوسومات ، إلخ) وزادت محتواها من العصارة الخلوية إلى أقل من الضعف.
الانشطار الثنائي (المصدر: Binary_fission.svg: Drawn by w: User: JWSchmidt (w: Image: Binary fission.png) ؛ vectorized بواسطة w: User: JTojnarderivative work: Ortisa via Wikimedia Commons)
يتم إفراز نسختين من الكروموسوم البكتيري تجاه كلا قطبي الخلية المنقسمة ، وكذلك بعض المواد الداخلية التي تتكرر. بعد ذلك يتشكل "الحاجز" في مكان محدد في الخلية يسمى "موقع الانقسام".
يتكون الحاجز من انقلاب "الجاذبية" للغشاء السيتوبلازمي ، والذي يسبق تركيب جدار خلوي جديد وفصل الخليتين الوليدين.
- التكاثر اللاجنسي "غير العادي"
تختلف عملية التكاثر اللاجنسي في كل مجموعات البكتيريا. كما ذكرنا في البداية ، تتميز بعض الأنواع بالبرعم ، والبعض الآخر بتقسيم متعدد ، عن طريق تكوين نسل داخل الخلايا ، إلخ.
تكوين نسل متعدد الخلايا
العديد من سلالات البكتيريا التي تنتمي إلى مجموعة البكتيريا موجبة الجرام ذات المحتوى المنخفض من GC (Firmicutes) تتكاثر بلا جنس من خلال عملية تشير إلى وجود أبواغ داخلية متعددة (نائمة أيضًا) أو مجموعة كبيرة عدد الأحفاد النشطين.
بالنسبة للعديد من السلالات ، يعتبر تكوين هذا "النسل المتعدد داخل الخلايا" هو الوسيلة الرئيسية للتكاثر ، لذلك قد يحدث الانشطار الثنائي نادرًا أو لا يحدث على الإطلاق.
التزهير
وقد لوحظ ظهور البكتيريا في البكتريا الزرقاء ، والفيرميكوتيس ، والفطريات المستوية ، وكذلك في بعض البكتريا البروتينية.
توضح التمثيلات التخطيطية لهذه العملية (القليل من الدراسات والمعروفة بين البكتيريا) كيف أن البكتيريا التي تتكاثر لاجنسيًا بهذه الطريقة تفرز "جزءًا" أو "صفارًا" من جسمها الخلوي ، وهو جزء أصغر بكثير من الخلية "الأم" التي تولدها والتي ربما لا تحتوي على جميع مكونات العصارة الخلوية لهذا الأخير.
إنتاج الخلايا الحيوية في بعض البكتيريا الزرقاء
لا تتكاثر بعض البكتيريا الزرقاء ، مثل تلك التي تنتمي إلى جنس Stanieria ، عن طريق الانشطار الثنائي ؛ بدلاً من ذلك ، ينقسمون من خلال عملية تبدأ بخلية صغيرة تُعرف بالخلية البايوسية.
يزداد حجم الخلية الحيوية تدريجياً ، وبينما يحدث ذلك ، يتكاثر الحمض النووي الصبغي عدة مرات متتالية. عندما تدخل الخلية الحيوية مرحلة الانقسام السيتوبلازمي ، فإنها تنتج أعدادًا كبيرة من الخلايا البايوسية الصغيرة الجديدة ، والتي يتم إطلاقها عن طريق كسر الغطاء الخارجي للخلية الحيوية "الأم".
تُعرف هذه العملية أيضًا في الأنواع الأخرى باسم التجزئة.
التكاثر "الجنسي" للبكتيريا
يتألف التكاثر الجنسي ، كما نعرفه ، من اندماج خليتين جنسيتين متخصصتين تسمى "الأمشاج" ، والتي من خلالها يتبادل شخصان المعلومات الجينية وينتجان نسلًا بجينات ناتجة عن الجمع بينهما.
على الرغم من عدم إنتاج الأمشاج أو الخلايا الجنسية المتخصصة في البكتيريا ، إلا أنه في بعض الأحيان تتبادل خليتان مختلفتان المادة الجينية مع بعضهما البعض ، والتي يمكن أن تحدث من خلال ثلاث عمليات مختلفة:
- التحول
- التوضيح
- الاقتران
على الرغم من أنه لا ينطوي على إنتاج خلايا جديدة أو خلايا مختلفة ، فإن التحول هو حدث يمكن للبكتيريا من خلاله أن تكتسب شظايا الحمض النووي من بكتيريا أخرى أطلقتها في البيئة التي تعيش فيها أو التي ماتت وتفككت.
من ناحية أخرى ، يتعلق التنبيغ بمزيج من الحمض النووي البكتيري (من بكتيريا مختلفة) بفضل مشاركة العاثيات ، وهي فيروسات تهاجم البكتيريا.
أخيرًا ، الاقتران ، الذي لا يتميز بإنتاج أفراد جدد ، يتعلق بالنقل المباشر للمادة الوراثية من خلية إلى أخرى من خلال بنية متخصصة تُعرف باسم "الشعيرات الجنسية".
الاقتران البكتيري (المصدر: العمل المشتق: Franciscosp2 (نقاش) Bacterial_Conjugation_en.png: مايك جونز عبر ويكيميديا كومنز)
تتطلب هذه العملية الأخيرة اتصالًا جسديًا بين خليتين ، ووفقًا للدراسات التي أجريت في الكائن النموذجي E. coli ، هناك خلايا مانحة "ذكرية" وخلايا مستقبلات "أنثى".
بشكل عام ، ما يتم التبرع به واستلامه هو جزيئات DNA البلازميدية التي تحتوي على معلومات وراثية مفيدة.
المراجع
- انجرت ، ER (2005). بدائل الانشطار الثنائي في البكتيريا. مراجعات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة، 3 (3) ، 214.
- هيلمستتر ، سي (1969). تسلسل التكاثر البكتيري. المراجعة السنوية لعلم الأحياء الدقيقة ، 23 (1) ، 223-238.
- Lutkenhaus ، J. ، & Addinall ، SG (1997). انقسام الخلايا البكتيرية والحلقة Z. المراجعة السنوية للكيمياء الحيوية، 66 (1) ، 93-116.
- بريسكوت ، هـ. ، وهارلي ، جي بي كلاين 2002. علم الأحياء الدقيقة.
- شيفرز ، دي جي (2001). التكاثر والنمو البكتيري. eLS.
- سولومون ، إي بي ، بيرج ، إل آر ، ومارتن ، دي دبليو (2011). علم الأحياء (التاسع إدن). بروكس / كول ، Cengage Learning: USA.