COME SI RIPRODUCONO I BATTERI? RIPRODUZIONE ASESSUATA E SESSUALE - BIOLOGIA - 2025

I batteri si riproducono principalmente attraverso percorsi asessuali 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". per dirne alcuni.

Schema di una cellula procaryon (Fonte: questa immagine vettoriale è completamente realizzata da Ali Zifan tramite Wikimedia Commons)

Prima di approfondire i diversi meccanismi di riproduzione nei batteri, è opportuno ricordare le informazioni chiave per comprendere alcuni aspetti di questi processi biologici.

Caratteristiche generali dei batteri

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 micron di diametro) soprattutto rispetto alle cellule eucariotiche. Il suo citosol è notevolmente "più semplice" di quello di una cellula animale o vegetale, ad esempio, poiché non è presente alcun organello membranoso.

Al suo interno sono presenti 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.

Poiché non tutti i batteri possono essere coltivati ​​in vitro in laboratorio, le informazioni che la comunità scientifica gestisce in merito al loro metabolismo, riproduzione, morfologia e caratteristiche generali dipendono in larga misura dai dati ottenuti dagli studi effettuati con specie modello.

Riproduzione asessuata dei batteri

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.

- Fissione binaria

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 che si divide 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 subito un precedente processo "preparatorio", attraverso il quale ha raddoppiato il suo contenuto interno (cromosoma, proteine, ribosomi, ecc.) E aumentato il suo contenuto citosolico fino a poco meno del doppio.

Fissione binaria (Fonte: Binary_fission.svg: Disegnata da w: Utente: JWSchmidt (w: Immagine: Binary fission.png); vettorializzata da w: Utente: JTojnarderivative work: Ortisa via Wikimedia Commons)

Le due copie del cromosoma batterico sono secrete verso entrambi i poli della cellula in divisione, così come parte del materiale interno che si è duplicato. Successivamente 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.

- Riproduzione asessuata "insolita"

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.

Formazione di più prole intracellulare

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 all'interno di una cellula parentale “dormiente” si formino più endospore (anche dormienti) o una grande cellula. 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 verificarsi raramente o per niente.

gemmazione

Il germogliamento nei batteri è stato osservato nei cianobatteri, nei firmicuti e nei planctomiceti, così come in alcuni proteobatteri.

Le rappresentazioni schematiche di questo processo (poco studiate e conosciute tra i batteri) illustrano come i batteri che si riproducono asessualmente in questo modo perdano una "frazione" o "tuorlo" del loro corpo cellulare, una frazione notevolmente più piccola della cellula "madre" che li origina e che probabilmente non contiene tutte le componenti citosoliche di quest'ultimo.

Produzione di baeociti in alcuni cianobatteri

Alcuni cianobatteri, come quelli del genere Stanieria, non si riproducono mai per fissione binaria; invece, si dividono per 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 baeocyte entra nella fase di divisione citoplasmatica, produce un gran numero di nuovi minuscoli baeocyte, che vengono rilasciati rompendo il rivestimento esterno del baeocyte "madre".

Questo processo è noto anche in altre specie come frammentazione.

Riproduzione "sessuale" dei batteri

La riproduzione sessuale, così 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 né gameti né cellule sessuali specializzate 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, riguarda il trasferimento diretto di materiale genetico da una cellula all'altra attraverso una struttura specializzata nota come "pili sessuali".

Coniugazione batterica (Fonte: lavoro derivato: Franciscosp2 (talk) Bacterial_Conjugation_en.png: Mike Jones tramite Wikimedia Commons)

Quest'ultimo processo richiede il contatto fisico tra due cellule e, secondo gli studi condotti sull'organismo modello E. coli, esistono cellule donatrici “maschili” e cellule recettrici “femminili”.

In generale, ciò che viene donato e ricevuto sono molecole di DNA plasmidico che contengono informazioni genetiche utili.

Riferimenti

1. Angert, ER (2005). Alternative alla fissione binaria nei batteri. Nature Reviews Microbiology, 3 (3), 214.
2. Helmstetter, CE (1969). Sequenza di riproduzione batterica. Revisione annuale di microbiologia, 23 (1), 223-238.
3. Lutkenhaus, J. e Addinall, SG (1997). Divisione cellulare batterica e anello Z. Revisione annuale di biochimica, 66 (1), 93-116.
4. Prescott, H. e Harley, JP Klein 2002. Microbiology.
5. Scheffers, DJ (2001). Riproduzione e crescita batterica. ELS.
6. Solomon, EP, Berg, LR e Martin, DW (2011). Biologia (9a edizione). Brooks / Cole, Cengage Learning: USA.