Was ist die Zweiteilung? (Binäre Spaltung)

Bipartition oder binäre Spaltung ist eine Methode der asexuellen Reproduktion, durch die ein Organismus in zwei identische neue Organismen umgewandelt wird. Dabei wird das Erbgut eines Lebewesens dupliziert und auf zwei neue Wesen aufgeteilt.

Diese Fortpflanzungsmethode findet in prokaryotischen Zellen statt und unterscheidet sich von der Mitose, dem Prozess, durch den sich eukaryotische Zellen fortpflanzen.

Dieser Unterschied ist entscheidend, da prokaryotische Zellen einfacher sind als Eukaryoten. Daher ist der Prozess der binären Spaltung einfacher und schneller als die Mitose.

Die hohe Geschwindigkeit, mit der die binäre Spaltung stattfindet, ermöglicht es Organismen, sich exponentiell zu vermehren.

Das bedeutet, wenn eine Stammzelle in zwei Teile zerbricht und die Tochterzellen den Vorgang wiederholen, wird in kurzer Zeit eine große Menge identischer Zellen gewonnen.

Ein Beispiel für dieses Phänomen ist die Reproduktion des Bakteriums E-coli, das im menschlichen Verdauungstrakt vorkommt und für verschiedene Magen-Darm-Infektionen verantwortlich ist.

Dank des Prozesses der binären Spaltung kann dieses Bakterium innerhalb eines Tages von einer einzelnen Zelle auf eine Population von Millionen wachsen.

Binärspaltungsprozess

Prokaryontische Zellen haben mehrere wichtige Eigenschaften, die einen einfachen und schnellen Prozess der binären Spaltung ermöglichen.

Diesem Zelltyp fehlt ein Zellkern. Daher befindet sich Ihre genetische Information in einem Bereich, der als Nukleoid bezeichnet wird. In diesem befindet sich ein einzigartiges Chromosom, in dem alle genetischen Informationen des Organismus enthalten sind.

Der Prozess der binären Spaltung beginnt in diesem Chromosom. Darin befindet sich ein Element, das als Replikationsursprung bekannt ist. Hier beginnt der Prozess der DNA-Vervielfältigung.

Wenn der Replikationsursprung dupliziert und getrennt wird, werden zwei neue Ursprünge erzeugt, die zu den entgegengesetzten Enden des Chromosoms ziehen, bis er bricht, und infolgedessen werden zwei neue Chromosomen mit identischer genetischer Belastung in derselben Zelle erzeugt.

Dank dieses Prozesses ist jedes Chromosom auf ein Ende der Zelle gerichtet und diese nimmt eine längliche Form an. Wenn sich die beiden neuen Chromosomen an gegenüberliegenden Enden in der Mitte der Zelle befinden, entsteht eine neue Zellwand, die als Teilung zwischen den beiden Nukleoiden fungiert.

Schließlich wird diese Wand durch das Zentrum geteilt und die zwei neuen Zellen werden freigegeben, um als zwei neue unabhängige Wesen fortzufahren.

Dieser vollständige Vorgang erfolgt in sehr kurzer Zeit. Bei E-coli erfolgt eine neue Teilung in nur 15 Minuten. Es gibt jedoch auch andere Bakterien, die sich langsamer vermehren.

Diese Eigenschaft ist äußerst wichtig, da sie von der Geschwindigkeit abhängt, mit der sich ein Bakterium in einer bestimmten Umgebung ausbreitet.

Arten der binären Spaltung

Es gibt drei Arten der binären Spaltung, die durch die Aufteilung der Zelle bestimmt werden. Diese Unterschiede sind wichtig, da sie die resultierende Größe und Form der Organismen bestimmen, die bei der Zweiteilung entstehen.

Einfache binäre Spaltung

Eine einfache binäre Spaltung tritt auf, wenn sich die Zelle symmetrisch teilt. In diesen Fällen entstehen zwei neue Organismen gleicher Größe. Dies ist beispielsweise bei Amöben der Fall.

Transverse binäre Spaltung

Eine transversale binäre Spaltung tritt auf, wenn die Teilung der Zelle in Übereinstimmung mit der Querachse des Organismus erfolgt. Dies tritt in Organismen wie der Planaria auf.

Longitudinale binäre Spaltung

Longitudinal binäre Spaltung tritt auf, wenn die Teilung der Zelle in Übereinstimmung mit der Längsachse des Organismus erfolgt. Ein Beispiel für dieses Phänomen ist die Euglena.

Mehrfachspaltung

In einigen Organismen tritt der Spaltungsprozess nicht in binärer Form auf, sondern in mehrfacher Hinsicht. In diesen Fällen wird der Kern in mehr als zwei Teile geteilt und dann das Zytoplasma in so viele Teile geteilt, wie Kerne vorhanden sind.

So kann aus einer Stammzelle eine Vielzahl von Zellen hergestellt werden.

Diese Art der Vermehrung tritt beim Malariaparasiten auf, wodurch seine Entwicklung noch größer ist als die anderer Bakterien.

Eigenschaften

Theoretisch erzeugt die ungeschlechtliche Fortpflanzung zwei Zellen mit identischer DNA. Dies impliziert, dass die Organismen, die sich durch diese Methode reproduzieren, identisch sind und im Laufe der Zeit keine Veränderung erfahren.

Dies impliziert, dass diese Organismen große Schwierigkeiten haben, sich an eine neue Umgebung anzupassen oder sogar in ihrer eigenen Umgebung zu bleiben, wenn sich diese verändert. Im Falle von Bakterien würde dies bedeuten, sie mit großer Leichtigkeit aus dem Organismus eliminieren zu können.

Es wurde jedoch festgestellt, dass die DNA von Bakterien eine relativ hohe Mutationsrate aufweist.

Dadurch können sie Antibiotikaresistenzen entwickeln und sogar lernen, sich unter den unterschiedlichsten Umweltbedingungen zu entwickeln.

Andererseits ist die binäre Spaltung aufgrund ihrer Einfachheit eine sehr effiziente Reproduktionsmethode. Aus diesem Grund kann bei geeigneten Umgebungsbedingungen das Wachstum von Bakterien extrem schnell sein.

Mutation von DNA in binärer Spaltung

Bei der binären Spaltung gibt es keine Kombination von Genen zwischen zwei Organismen, wie bei der sexuellen Reproduktion. Es gibt jedoch andere Formen des Austauschs von genetischem Material, die die Mutation von DNA ermöglichen.

Bisher wurden drei mögliche Austauschmodi in Bakterien nachgewiesen:

• Die Konjunktion, dh die Vereinigung zweier Bakterien, die es ihrer zirkulären DNA ermöglicht, sich zu rekombinieren.
• Absorption, wenn eine Zelle Fragmente toter Zellen in ihre eigene DNA integriert.
• Transduktion, ein Prozess, bei dem Gene dank bakterieller Viren, die als Bakteriophagen bezeichnet werden, innerhalb der Zelle transportiert werden.

Obwohl diese Prozesse nicht der sexuellen Fortpflanzung entsprechen, kann ein Bakterium die Merkmale zweier verschiedener Elternzellen kombinieren.

Dadurch können Bakterien mutieren und sich an neue Umgebungen anpassen, was eine längere Lebenserwartung gegenüber Antibiotika oder anderen Bedrohungen garantiert.