Fisión binaria o bipartición

Función de la bipartición o fisión binaria

Ya aprendiste cómo se dividen las células eucariotas mediante la mitosis o la meiosis. Pero, la división celular en las células procariotas es diferente: La mayoría de los organismos procariotas, que son las bacterias y arqueas, se dividen y reproducen mediante fisión binaria, o bipartición.

Al igual que en el ciclo celular en eucariotas, la fisión binaria comienza con una célula bacteriana progenitora, que replica su ADN y termina con dos células hijas genéticamente idénticas. Aunque las células hijas son clones, cada una también es un organismo individual, ya que los procariotas son organismos unicelulares. De este modo, la bipartición funciona como un tipo de división celular; pero, también como un proceso de reproducción asexual en estos organismos.

A continuación, profundizaremos en el proceso de fisión binaria en las bacterias, que está más estudiado que en arqueas.

Comparación de fisión binaria con mitosis

El proceso de fisión binaria en bacterias y otros procariotas es mucho más simple que el ciclo celular en eucariotas, debido a las diferencias en la estructura celular y el material genético.

• Los procariotas tienen un único cromosoma circular.
• Los procariotas no poseen núcleo; el cromosoma individual ocupa una región del citoplasma, denominada nucleoide, y está unido a la membrana celular en un único punto.

Fig. 1: Estructura de una célula procariota.

Así pues, la fisión binaria en bacterias difiere de la mitosis, porque este cromosoma singular y la falta de núcleo hacen que el proceso de fisión binaria sea mucho más sencillo: No hay membrana del núcleo que disolver y la distribución de los cromosomas duplicados no requiere la misma cantidad de estructuras celulares que en la mitosis de los eucariotas (como el huso mitótico).

Otra diferencia es que, como mencionamos previamente, la fisión binaria es un mecanismo de reproducción asexual y produce dos organismos individuales. Por otro lado, la mitosis puede producir nuevas células (para el crecimiento, mantenimiento y reparación) en eucariotas multicelulares; además de nuevos organismos, en el caso de los eucariotas unicelulares.

Etapas de la fisión binaria o bipartición

Podemos dividir el proceso de fisión binaria en cuatro pasos:

1. Replicación del ADN: En primer lugar, la bacteria debe replicar su ADN. El cromosoma circular de ADN está unido a la membrana celular en un punto, aquí inicia el proceso de replicación. Desde este punto, el ADN se duplica en ambas direcciones, hasta que las dos hebras nuevas se encuentran y la replicación del ADN se completa.
2. Crecimiento celular: Mientras el ADN se replica, la célula bacteriana también crece en tamaño. El cromosoma sigue unido a la membrana plasmática de la célula mientras se replica. Esto significa que, a medida que la célula crece, también la membrana celular crece entre las dos copias del cromosoma y ayuda a separarlas hacia lados opuestos de la célula. Así comienza la segregación del genoma.
3. Segregación del genoma: Se produce continuamente, a medida que la célula bacteriana crece y el cromosoma de ADN se replica. Cuando el cromosoma termina de replicarse, una copia se separa y pasa al extremo opuesto de la célula en crecimiento. Comienza la citocinesis.
4. Citocinesis (división del citoplasma): La citocinesis en bacterias es casi una mezcla del proceso de citocinesis en células animales y vegetales. La citocinesis bacteriana comienza con la formación de un anillo de proteína que desempeña una función similar al anillo contráctil en las células animales: crea un surco de clivaje. El surco de clivaje (o de segmentación) es una estrangulación que se forma a la mitad de la célula, para dividir el citoplasma en dos.

Otras proteínas comienzan a sintetizar las partes nuevas de la pared celular y de la membrana plasmática. A medida que se acumulan los materiales para la pared celular y la membrana plasmática, se forma una estructura denominada septo. La función de este tabique es similar a la de la placa celular de las células vegetales durante la citocinesis. El tabique forma una nueva pared celular y una membrana plasmática, que separan finalmente las células hijas y completan la división celular bacteriana.

Fig. 2: Principales pasos, o etapas, de la fisión binaria en una bacteria: replicación del ADN (1. célula madre y 2. ADN replicado), crecimiento celular (3), segregación de los cromosomas (4), y citocinesis (5. inicio, 6. citocinesis terminada y 7. separación de las células hija como organismos individuales).

Tipos de fisión binaria

Los procariotas presentan varias formas de la célula u organismo, especialmente las bacterias (esférica, alargada, espiralada, etc.). La división en dos de la célula original puede darse de varias formas, dependiendo del eje o plano en que se da el crecimiento y la división celular.

Los tipos de fisión binaria (o bipartición) más conocidos con base al plano de división, son:

• Transversal: las bacterias alargadas (en forma de rodillo) generalmente crecen aumentando longitud (en su eje más largo), para dividirse por la mitad a lo ancho (en su eje más corto o plano transversal). Este es el tipo de bipartición más común en bacterias; por ejemplo, se observa en Escherichia coli y Bacillus subtilis¹.
• Longitudinal: cuando una bacteria en forma de rodillo crece aumentando en grosor (en su eje más corto) y se divide a lo largo (plano longitudinal). Una bacteria que acaba de dividirse se observa como 2 rodillos, lado a lado, de forma paralela. Este tipo de división es muy poco frecuente, se conoce en unas pocas bacterias; por ejemplo, en la bacteria marina Candidatus Thiosymbion oneisti¹ , que vive asociada a nemátodos.

• Ortogonal: en algunas bacterias esféricas, como Staphylococcus aureus, el plano de división es ortogonal; es decir, perpendicular (en un ángulo de 90°), con relación al plano de la división previa¹. Debido a que tienen esta forma de fisión, S. aureus generalmente forma racimos de bacterias.

Fig. 4 : Micrografía electrónica de barrido de la bacteria Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (amarillo) y un glóbulo blanco humano muerto (rojo). Se observan algunas bacterias con surco de clivaje donde la citocinesis no ha finalizado.

La fisión binaria como un tipo de reproducción asexual

Existen dos formas en que los seres vivos pueden reproducirse: sexual o asexualmente (que significa no sexual).

La reproducción sexual es común entre los eucariotas (plantas, hongos, animales y protistas), aunque algunos pueden reproducirse tanto sexual como asexualmente. Por otro lado, los procariotas (bacterias y arqueas) se reproducen solo asexualmente.

Ventajas y desventajas de la fisión binaria

La fisión binaria, como cualquier tipo de reproducción asexual, tiene algunas ventajas:

• No requiere la inversión de recursos para encontrar una pareja, procrear y alcanzar la fecundación.
• Es más rápida y sencilla que la mitosis.
• Conlleva un aumento rápido del tamaño de la población en un tiempo relativamente corto; ya que cada individuo producirá descendencia, en lugar de una pareja de individuos.
• Los rasgos altamente adaptados a un entorno se transmiten sin modificaciones (excluidas las mutaciones) a los clones.

Por otro lado, la principal desventaja de la reproducción asexual para cualquier organismo es la falta de diversidad genética entre la descendencia. Sin embargo, como las bacterias pueden dividirse tan rápido, en determinadas condiciones, su tasa de mutación es mayor que la de los organismos pluricelulares; las mutaciones son la principal fuente de diversidad genética. Además, las bacterias tienen otras formas de compartir información genética entre ellas.