I batteri si riproducono principalmente attraverso percorsi asessuati come la fissione binaria, che è un processo mediante il quale una cellula si divide in due cellule identiche più piccole. Tuttavia, questi microrganismi mostrano anche un tipo di riproduzione sessuale attraverso un processo chiamato "coniugazione"..
Per quanto riguarda la riproduzione asessuata, la fissione binaria è predominante, ma ci sono segnalazioni di modelli di divisione "insoliti" o "alternativi" in questo gruppo di organismi unicellulari, come germogliamento, divisione multipla e formazione di prole "intracellulare"..
Prima di approfondire i diversi meccanismi di riproduzione nei batteri, è opportuno ricordare le informazioni chiave per comprendere alcuni aspetti di questi processi biologici..
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I batteri sono organismi procarioti, cioè il loro materiale genetico non è racchiuso nella struttura membranosa nota come "nucleo", che esiste negli eucarioti..
È un gruppo estremamente diversificato e di successo, composto principalmente da organismi unicellulari, sebbene alcuni possano formare colonie e filamenti. Si trovano praticamente in tutti gli ecosistemi della biosfera e sono della massima importanza per molti processi biologici inerenti agli esseri viventi multicellulari..
Le cellule batteriche sono piccole cellule (non più di un paio di micrometri di diametro) soprattutto rispetto alle cellule eucariotiche. Il suo citosol è considerevolmente "più semplice" di quello di una cellula animale o vegetale, ad esempio, poiché non è presente alcun organello membranoso..
All'interno ci sono un gran numero di ribosomi, granuli di immagazzinamento di diverse sostanze, proteine di diverso tipo e un grande cromosoma circolare e superavvolto, oltre a piccole molecole di DNA extra-cromosomiche note come "plasmidi".
Il rivestimento cellulare dei batteri è piuttosto particolare, in quanto è costituito da un complesso polimero chiamato "peptidoglicano", costituito da ammino-zuccheri legati a polipeptidi. Le caratteristiche della parete e della membrana plasmatica di questi organismi vengono utilizzate per la loro classificazione..
Alcuni batteri sono inoltre ricoperti da una "capsula" che circonda la loro parete cellulare e che ha funzioni protettive. Altri batteri sono mobili e hanno strutture specializzate che sporgono dalla loro superficie, come ciglia e flagelli..
Come non tutti i batteri possono essere coltivati in vitro In un laboratorio, le informazioni che la comunità scientifica tratta in merito al suo metabolismo, riproduzione, morfologia e caratteristiche generali dipendono in larga misura dai dati ottenuti da studi effettuati con specie modello.
La riproduzione asessuata consiste nella formazione di cloni da un individuo che funge da “madre”. A differenza della riproduzione sessuale, questo processo richiede solo una cellula che duplica i suoi componenti interni e si divide in due cellule figlie uguali, per esempio.
Conosciuta anche come "bipartizione", la fissione binaria è la principale forma di riproduzione per la maggior parte dei batteri in natura. In questo processo, la cellula in divisione lo fa in modo tale da produrre due cellule più piccole che sono geneticamente identiche e la cellula iniziale "scompare"..
Una cellula in divisione deve necessariamente aver attraversato un precedente processo “preparatorio”, attraverso il quale ha raddoppiato il suo contenuto interno (cromosomi, proteine, ribosomi, ecc.) E aumentato il suo contenuto citosolico fino a poco meno del doppio..
Le due copie del cromosoma batterico vengono secrete verso entrambi i poli della cellula in divisione, così come parte del materiale interno che si è duplicato. Dopo questo, si forma un "setto" in un punto specifico della cellula chiamato "sito di divisione"..
Il setto è costituito da una invaginazione “centripeta” della membrana citoplasmatica, che precede la sintesi di una nuova parete cellulare e la separazione delle due cellule figlie.
Il processo di riproduzione asessuata non è lo stesso in tutti i gruppi di batteri. Come accennato all'inizio, alcune specie sono caratterizzate dal germogliamento, altre dalla divisione multipla, dalla formazione di prole intracellulare, ecc..
Molte linee di batteri appartenenti al gruppo dei batteri gram-positivi a basso contenuto di GC (Firmicutes) si riproducono asessualmente attraverso un processo che implica che più endospore (anche dormienti) o un gran numero di discendenti attivi.
Per molti lignaggi, la formazione di questa "prole intracellulare multipla" è il principale mezzo di riproduzione, quindi la fissione binaria può raramente o non può verificarsi affatto..
Il germogliamento nei batteri è stato osservato nei cianobatteri, nei firmicuti e nei planctomiceti, nonché in alcuni proteobatteri..
Rappresentazioni schematiche di questo processo (poco studiato e conosciuto tra i batteri) illustrano come i batteri che si riproducono asessualmente in questo modo perdano una "frazione" o "tuorlo" dal loro corpo cellulare, una frazione che è considerevolmente più piccola della cellula "madre". li origina e che probabilmente non contiene tutte le componenti citosoliche di quest'ultimo.
Alcuni cianobatteri, come quelli del genere Stanieria, non si riproducono mai per fissione binaria; invece, si dividono in base a un processo che inizia con una piccola cellula nota come baeocyte..
Il baeocita aumenta progressivamente di dimensioni e, così facendo, il DNA cromosomico si replica molte volte consecutive. Quando il baeocita entra nella fase di divisione citoplasmatica, produce un gran numero di nuovi minuscoli baeociti, che vengono rilasciati quando il rivestimento esterno della baeocita "madre" si rompe..
Questo processo è noto anche in altre specie come frammentazione.
La riproduzione sessuale, come la conosciamo, consiste nella fusione di due cellule sessuali specializzate chiamate "gameti", attraverso le quali due individui scambiano informazioni genetiche e producono prole con geni che risultano dalla combinazione di entrambi..
Sebbene i gameti e le cellule sessuali specializzate non siano prodotti nei batteri, a volte due cellule diverse si scambiano materiale genetico tra loro, il che può avvenire attraverso tre diversi processi:
- La trasformazione
- Trasduzione
- La coniugazione
Sebbene non implichi la produzione di nuove cellule o cellule diverse, la trasformazione è un evento mediante il quale un batterio può acquisire frammenti di DNA da un altro batterio che li ha rilasciati nell'ambiente in cui vivono o che è morto e disintegrato..
La trasduzione, invece, ha a che fare con la combinazione di DNA batterico (di diversi batteri) grazie alla partecipazione dei fagi, che sono virus che attaccano i batteri.
Infine, la coniugazione, che non è caratterizzata dalla produzione di nuovi individui, è il trasferimento diretto di materiale genetico da una cellula all'altra attraverso una struttura specializzata nota come "pili sessuali".
Quest'ultimo processo richiede il contatto fisico tra due cellule e, secondo gli studi effettuati nell'organismo modello E. coli, ci sono cellule donatrici "maschili" e cellule recettrici "femminili".
In generale, ciò che viene donato e ricevuto sono molecole di DNA plasmidico che contengono informazioni genetiche molto utili.
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