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Fisión (biología)

La fisión , en biología, es la división de una sola entidad en dos o más partes y la regeneración de esas partes para separar entidades parecidas al original. El objeto que experimenta la fisión suele ser una célula , pero el término también puede referirse a cómo los organismos , cuerpos, poblaciones o especies se dividen en partes discretas. [1] [2] [3] La fisión puede ser fisión binaria , en la que un solo organismo produce dos partes, o fisión múltiple , en la que una sola entidad produce múltiples partes.

Fisión binaria

Diagrama esquemático de crecimiento celular (elongación) y fisión binaria de bacilos. Las líneas azules y rojas indican la pared celular bacteriana antigua y recién generada, respectivamente. (1) crecimiento en el centro del cuerpo bacteriano. por ejemplo, Bacillus subtilis , E. coli y otros. (2) crecimiento apical. por ejemplo , Corynebacterium diphtheriae . Esta es la proliferación bacteriana .

Los organismos de los dominios de Archaea y Bacteria se reproducen mediante fisión binaria. Esta forma de reproducción asexual y división celular también la utilizan algunos orgánulos dentro de organismos eucariotas (p. ej., mitocondrias ). La fisión binaria da como resultado la reproducción de una célula procariótica viva (u orgánulo) al dividir la célula en dos partes, cada una con el potencial de crecer hasta el tamaño de la original.

Fisión de procariotas

La única molécula de ADN primero se replica y luego une cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando la célula comienza a separarse, los cromosomas originales y replicados se separan. La consecuencia de este método de reproducción asexual es que todas las células son genéticamente idénticas, lo que significa que tienen el mismo material genético (salvo mutaciones aleatorias ). A diferencia de los procesos de mitosis y meiosis utilizados por las células eucariotas, la fisión binaria tiene lugar sin la formación de un aparato de huso en la célula. [ cita necesaria ] Como en la mitosis (y a diferencia de la meiosis), la identidad parental no se pierde.

Proceso de fisión dependiente de FtsZ.

Fisión binaria en un procariota

FtsZ es homólogo a la β-tubulina , el componente básico del citoesqueleto de microtúbulos utilizado durante la mitosis en eucariotas. [4] Se cree que FtsZ es la primera proteína que se localiza en el sitio de futura división de las bacterias, y se ensambla en un anillo Z, anclado por proteínas de unión a FtsZ y define el plano de división entre las dos células hijas. [5] [4] MinC y MinD funcionan juntos como inhibidores de la división, bloqueando la formación del anillo FtsZ. MinE detiene la actividad de MinCD en el centro de la celda, lo que permite que FtsZ se haga cargo de la fisión binaria. [6]

Más específicamente, se producen los siguientes pasos:

  1. La bacteria antes de la fisión binaria es cuando el ADN está fuertemente enrollado.
  2. El ADN de la bacteria se ha desenrollado y duplicado.
  3. El ADN es atraído hacia los polos separados de la bacteria a medida que aumenta de tamaño para prepararse para la división.
  4. El crecimiento de una nueva pared celular comienza a separar la bacteria (provocado por la polimerización de FtsZ y la formación de un "anillo Z") [7]
  5. La nueva pared celular ( tabique ) se desarrolla completamente, lo que resulta en la división completa de la bacteria.
  6. Las nuevas células hijas tienen bastones de ADN, ribosomas y plásmidos fuertemente enrollados ; Estos son ahora organismos completamente nuevos.

Los estudios de bacterias creadas para no producir pared celular, llamadas bacterias en forma L , muestran que FtsZ requiere una pared celular para funcionar. Poco se sabe acerca de cómo se dividen las bacterias que naturalmente no desarrollan una pared celular, pero se cree que se asemeja al proceso de división de extrusión y separación en ciernes de la forma L. [8] [9]

Velocidad de fisión dependiente de FtsZ

La fisión binaria es generalmente rápida, aunque su velocidad varía entre especies. En el caso de E. coli , las células normalmente se dividen aproximadamente cada 20 minutos a 37 °C. [10] Debido a que las nuevas células, a su vez, sufrirán fisión binaria por sí solas, el tiempo que requiere la fisión binaria es también el tiempo que requiere el cultivo bacteriano para duplicar el número de células que contiene. Por lo tanto, este período de tiempo puede denominarse tiempo de duplicación . Algunas especies distintas de E. coli pueden tener tiempos de duplicación más rápidos o más lentos: algunas cepas de Mycobacterium tuberculosis pueden tener tiempos de duplicación de casi 100 horas. [11] El crecimiento bacteriano está limitado por factores que incluyen la disponibilidad de nutrientes y el espacio disponible, por lo que la fisión binaria ocurre a tasas mucho más bajas en cultivos bacterianos una vez que entran en la fase estacionaria de crecimiento.

en arqueas

Thermoproteota (anteriormente Crenarchaeota) no posee pared celular ni el mecanismo FtsZ. Utilizan una versión primitiva del sistema ESCRT -III eucariota (también conocido como Cdv ) para manipular la membrana para que se separe, específicamente colocándola en el medio de las dos futuras células hijas. [12] [9] " Euryarchaeota " usa FtsZ como lo hacen las bacterias. [4] [13]

Fisión de orgánulos

Algunos orgánulos de las células eucariotas se reproducen mediante fisión binaria. La fisión mitocondrial ocurre con frecuencia dentro de la célula, incluso cuando la célula no está experimentando mitosis activamente, y es necesaria para regular el metabolismo celular . [14] Todos los cloroplastos y algunas mitocondrias (no en animales), ambos orgánulos derivados de la endosimbiosis de bacterias, también usan FtsZ de manera similar a las bacterias. [4] [15]

tipos de binario

La fisión binaria en organismos puede ocurrir de cuatro maneras: irregular , longitudinal , transversal , oblicua , es decir, oblicua izquierda y oblicua derecha.

  1. Irregular: En esta fisión, la citocinesis puede tener lugar en cualquier plano pero siempre es perpendicular al plano de cariocinesis (división nuclear). por ejemplo, ameba
  2. Longitudinal: aquí la citocinesis se produce a lo largo del eje longitudinal. por ejemplo, en flagelados como Euglena .
  3. Transverso: aquí la citocinesis tiene lugar a lo largo del eje transversal. por ejemplo, en protozoos ciliados como Paramecium .
  4. Oblicuo: En este tipo de fisión binaria la citocinesis se produce de forma oblicua. Ejemplo de ceracio

Fisión binaria significa "división en dos". Es el método de reproducción asexual más simple y común.

Fisión múltiple

Fisión de protistas

En muchos protististas , por ejemplo en esporozoos y algas , se produce fisión múltiple a nivel celular . El núcleo de la célula madre se divide varias veces por amitosis , produciendo varios núcleos. Luego, el citoplasma se separa, creando múltiples células hijas. [16] [17] [18]

Algunos organismos unicelulares parásitos se someten a un proceso similar a una fisión múltiple para producir numerosas células hijas a partir de una única célula madre. Se observó que aislados del parásito humano Blastocystis hominis iniciaban dicho proceso en un plazo de 4 a 6 días. [19] También se ha observado que células del parásito de los peces Trypanosoma borreli participan en fisiones tanto binarias como múltiples. [20]

Fisión de apicomplejos

En los apicomplejos , un filo de protistas parásitos, de fisión múltiple o esquizogonía , se manifiesta ya sea como merogonía , esporogonia o gametogonía . La merogonía da como resultado merozoítos , que son múltiples células hijas que se originan dentro de la misma membrana celular; [21] [22] la esporogonia da como resultado esporozoitos y la gametogonía da como resultado microgametos .

Fisión de algas verdes.

Las algas verdes pueden dividirse en más de dos células hijas. El número exacto de células hijas depende de la especie de alga y es efecto de la temperatura y la luz. [23]

Fisión múltiple de bacterias.

La mayoría de las especies de bacterias se reproducen principalmente de forma binaria. Algunas especies y grupos de bacterias también pueden sufrir fisiones múltiples, que a veces comienzan o terminan con la producción de esporas . [24] Se ha descubierto que la especie Metabacterium polyspora , un simbionte de conejillos de indias , produce múltiples endosporas en cada división. [25] También se ha descubierto que algunas especies de cianobacterias se reproducen mediante fisión múltiple. [26]

Plasmotomia

Algunos protozoos se reproducen mediante otro mecanismo de fisión llamado plasmotomía . En este tipo de fisión, un progenitor adulto multinucleado sufre citocinesis para formar dos células hijas multinucleadas (o cenocíticas ). Las células hijas así producidas sufren más mitosis.

Opalina y Pelomyxa se reproducen de esta forma.

Fragmentación clonal

La fragmentación en organismos multicelulares o coloniales es una forma de reproducción o clonación asexual, donde un organismo se divide en fragmentos. Cada uno de estos fragmentos se convierte en individuos maduros y completamente desarrollados que son clones del organismo original. En los equinodermos , este método de reproducción suele conocerse como fisiparidad . [27]

Fisión poblacional

Cualquier división de una única población de individuos en partes discretas puede considerarse fisión. Una población puede sufrir un proceso de fisión por diversas razones, incluida la migración o el aislamiento geográfico. Dado que la fisión conduce a una variación genética en las poblaciones más pequeñas recientemente aisladas, la fisión poblacional es un precursor de la especiación . [28] [29]

Ver también

Referencias

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