Как се размножават бактериите при благоприятни и неблагоприятни условия?

Най-малките организми на нашата планета са прокариотни клетки от бактерии. Вероятно размерът им е една от причините, поради които те могат да увеличат колосално броя си. Смята се, че нормалното възпроизводство на бактерии се проявява на всеки 20-30 минути. Естествено, броят на клетките е просто невероятно! За един ден в превода до масата на потомството от един човек ще бъде около 5 тона.

Въпреки това, поради различни ограничаващи фактори, това увеличение не се случва. Каква е причината за такова бързо умножаване на тези организми? Нека се опитаме да разберем този въпрос.

Методи за възпроизводство на бактерии

Има няколко от тях. Основният фактор, който определя този или онзи вариант на процеса на възпроизвеждане, са външните условия. Как се размножават бактериите при благоприятни условия? Има два начина:

• вегетативно (асексуално);
• чрез израстване.

Това са по-бързи, прости и еволюционно древни методи. Въпреки това, при такива методи няма обмен на генетична информация, така че децата са точно майчино копие.

Но как се размножават бактериите, ако параметрите на външната сфера са неблагоприятни? След това идва специален процес, имащ същата основа като сексуалното размножаване на многоклетъчни - обменът на генетична информация, дължаща се на рекомбинацията на сайтове ДНК молекули съседни нуклеоиди в клетките.

Да разгледаме всяка от тези опции по-подробно и да разберем характеристиките на изкуственото отглеждане на популации от микроорганизми.

Асексуално възпроизвеждане и неговите характеристики

всеки бактериална клетка поема всичко жизненоважен процеси:

• дишане;
• храни;
• движения;
• поглъща и изразходва енергия;
• се увеличава;
• се развива.

Резултатът от целия живот е процесът на асексуално възпроизвеждане, в резултат на което майчината клетка създава нови индивиди и постепенно умира.

Описание на процеса

Начинът, по който бактериите растат вегетативно, може да бъде накратко описан в няколко параграфа.

1. Бактерията достига определен размер и запас хранителни вещества. В резултат на това той е готов да започне процеса.
2. Тогава клетката започва да се простира надлъжно, т.е. да се удължи.
3. В тази среда се образува напречна преграда (constriction), която започва да се приближава към центъра на клетката, като я стиска.
4. Вътре се осъществява процесът на репликация на ДНК молекулата, т.е. разделението на нуклеоида.
5. Генетичният материал в двата края на молекулата е прикрепен към стените на бактериалната клетка.
6. Основната и репликирана ДНК се различава при различни полюси.
7. Стеснението се затваря и клетката се разделя на половина. Така се оформят две деца.
8. Липсващи структури (фланела, слуз капсули и т.н.) се попълват във всеки представител отделно.
9. Нуклеотидът на клетката се разделя на първо място и след това се появява цитокинеза.

Очевидно растежът и размножаването на бактериите от този тип е много прост и бърз процес, който не изисква подготовка и някои специфични характеристики.

Въпреки това, при някои видове (например в бактерия от сено бацил) процесът не свършва там. Две дъщерни клетки образуват мост между тях, през който ДНК преминава свободно от едното към другото. Срещат се помежду си, молекулите на нуклеиновите киселини обменят местата, което води до появата на мутации. След това ДНК се връща в клетката си, само вече се е променила, с нови секции, вградени във веригата. Мостът се срутва, всеки индивид започва самостоятелно съществуване.

Видове клетъчно делене

Има още няколко особености в начина, по който бактериите се размножават асексуално. Когато процесът приключи, са възможни три варианта на развитието на събитията.

1. Цитокинезата и разделянето на нуклеоидите се случват по-рано, отколкото стесненията имат време за образуване и клетките се разклоняват от две структури. Следователно, в тези случаи, формирането на диплокоци, стрептококи, стафилококи, пръчковидни многоклетъчни образувания и други комбинирани форми.
2. Нормално разделяне. В този случай се получава навременно и хармонично вегетативно разделение както на самите клетки, така и на генетичния материал и цитоплазмата. В резултат на това две нормални дъщерни клетки се получават от една майчина клетка.
3. Продължаващото разделение на генетичния материал е много по-бързо, отколкото отделянето на самите клетки. В резултат на това се формират многонуклеоидни форми.

След формирането на някое от горните колонии, клетките в много от тях също са склонни да се отделят един от друг и да съществуват самостоятелно.

Методи за отделяне на клетките един от друг

Особеностите на бактериалното мултипликация чрез вегетативния метод включват различни опции за разделяне на клетки. Общо има три от тях.

1. Клетките разрушават цитоплазмения мост между тях и се отблъскват помежду си (скъсване на разделянето). Пример: антракс пръти.
2. Точно отделяне чрез плъзгане на един индивид върху повърхността на друга. Пример: Escherichia.
3. Раздел. Начинът, по който една клетка описва друга около формата на V. Пример: дифтерия бактерии.

   

На тази особеност на асексуалното (вегетативно) възпроизводство на бактериални видове завършва.

Сексуално възпроизвеждане: функции

Как възниква възпроизводството на бактерии по сексуален метод, то е установено едва през 1946 г. Преди това беше известна само опцията, която вече разгледахме. Смята се, че отговорът на въпроса как се размножават истинските бактерии е недвусмислен: само асексуални клетъчно делене в две.

Обаче експерименти с щамове escherichia coli показва, че неговите клетки са способни на конюгиране. Това е името на специален процес на обмен на генетичен материал. И това вече е пряк признак на сексуално възпроизвеждане.

Като такива, между бактериите няма женски и мъжки клетки. Все пак винаги има една, която съдържа началната ДНК (мъжка) и тази, която ще я получи (женска). Целият процес е както следва.

1. Две клетки се приближават и установяват контакт.
2. Мястото на контакт се нарича трион и е куха влакнеста тръба. Произвежда се от "мъжка" клетка.
3. След това, през формирания канал, започва прехвърлянето на ДНК на бащата в майчината клетка.
4. Тук генетичният материал се рекомбинира, т.е. той обменя кръпки. Всяка молекула завършва липсващата верига.
5. Процесът е много бавен, така че по време на преминаването му "мъжката" клетка е способна да репликира своята ДНК няколко пъти.
6. В резултат на това се формират нови индивиди, които имат рекомбинантен генетичен материал със симптоми на мъжки и женски клетки. Също така има няколко първоначални бащински клетки.

Растеж на бактериални колонии

За да проучим как бактериите растат и се размножават, специални хранителни среди, подходящи за всеки вид. Те са засети щамове и при спазване на определени стерилни условия, за да се избегне конкуренцията, когато се колонизират други микроорганизми, те наблюдават промените, които се извършват, и растежа на цели колонии.

Ако този процес не е ограничен от ограничаващи фактори, тогава нарастването на популацията продължава с логаритмична прогресия. Смъртта на клетките по естествен начин е само в аритметиката.

Образуване на спори

Чувайки, че микробите са способни да образуват специални структури - спорове, много хора мислят, че това е друг вариант на това как се размножават бактериите. Това обаче не е така.

Спорът е само временно състояние на почивка в клетка, в която е в състояние да изпитва неблагоприятни условия на околната среда. Понякога дори десетки години. С процесите на възпроизвеждане на потомството това по никакъв начин не е свързано.