¿Qué es la reproducción asexual y sexual de las bacterias?
La reproducción asexual y sexual de las bacterias es el proceso mediante el cual estos microorganismos generan células nuevas. Principalmente, se reproducen por vías asexuales, como la fisión binaria, donde una célula se divide en dos células idénticas de menor tamaño. Pero también presentan un tipo de reproducción sexual a través de un proceso denominado “conjugación”.
Respecto a la reproducción asexual, la fisión binaria es predominante, pero existen reportes de patrones “inusuales” o “alternativos” de división en este grupo de organismos unicelulares, como la gemación, la división múltiple y la formación de descendencia “intracelular”, por nombrar algunos.
Antes de ahondar en los distintos mecanismos de reproducción en las bacterias, es pertinente recordar información clave para comprender algunos aspectos de dichos procesos biológicos.
Características de las bacterias
– Estructura general. Son organismos unicelulares (formados por una sola célula). Procariotas, es decir, no tienen núcleo ni orgánulos membranosos (como mitocondrias o retículo endoplasmático). Su material genético (ADN) se encuentra en una región llamada nucleoide. Pueden tener plásmidos, pequeños fragmentos de ADN circular que contienen genes adicionales (por ejemplo, de resistencia a antibióticos). Poseen una pared celular rígida que les da forma y protección.
– Tamaño y forma. Su tamaño promedio es de 0.2 a 5 micras (µm). Presentan diversas formas morfológicas: esférica (coco), alargada (bacilo), espiral (espiroqueta o espirilo), curvada (vibrio).
– Membrana plasmática. Regula el paso de sustancias.
– Pared celular. Compuesta principalmente de peptidoglucano (excepto en bacterias del género Mycoplasma que no la poseen).
– Cápsula o glicocálix. Capa viscosa que protege de la desecación y del ataque del sistema inmune.
– Flagelos. Estructuras filamentosas que permiten la movilidad.
– Fimbrias y pili. Permiten la adhesión a superficies o el intercambio de material genético (conjugación bacteriana).
– Metabolismo y nutrición. Las bacterias tienen gran diversidad metabólica, lo que les permite adaptarse a casi cualquier ambiente: pueden ser autótrofas (producen su propio alimento), fotosintéticas (como Cyanobacteria), quimiosintéticas (usan energía de reacciones químicas inorgánicas), o heterótrofas (obtienen nutrientes de materia orgánica). Según su relación con el oxígeno, pueden ser aerobias estrictas (necesitan oxígeno), anaerobias estrictas (mueren en presencia de oxígeno), o anaerobias facultativas (pueden vivir con o sin oxígeno).
– Clasificación según la pared celular (tinción de Gram). Grampositivas (tienen una pared gruesa de peptidoglucano y se tiñen de violeta), y gramnegativas (tienen una pared delgada y una membrana externa con lipopolisacáridos; se tiñen de rosado o rojo).
– Importancia biológica. Pueden ser benéficas: participan en la digestión (microbiota intestinal), se usan en biotecnología, producción de antibióticos, fermentación (yogur, queso, vino), e intervienen en el reciclaje de nutrientes (fijación de nitrógeno, descomposición). O patógenas: algunas causan enfermedades como tuberculosis, cólera, neumonía o sífilis.
Reproducción asexual de las bacterias
La reproducción asexual consiste en la formación de clones a partir de un individuo que funciona como madre. A diferencia de la reproducción sexual, este proceso requiere únicamente de una célula que duplique sus componentes internos y se divida en dos células hijas iguales, por ejemplo.
- Fisión binaria. También conocida como “bipartición”, la fisión binaria es la principal forma de reproducción de la mayor parte de las bacterias en la naturaleza. En este proceso, la célula que se divide lo hace de tal forma que produce dos células de menor tamaño genéticamente idénticas, y la célula inicial “desaparece”. Una célula en división necesariamente debe haber pasado por un proceso preparatorio previo, a través del cual duplicó sus contenidos internos (cromosoma, proteínas, ribosomas, etc.) y aumentó a poco menos del doble su contenido citosólico. Las dos copias del cromosoma bacteriano son segregadas hacia ambos polos de la célula que se divide, así como parte del material interno que se ha duplicado. Después de esto se forma un “septo” en un lugar específico de la célula, denominado “sitio de división”. El septo consiste en una invaginación “centrípeta” de la membrana citoplasmática, que precede a la síntesis de una nueva pared celular y a la separación de las dos células hijas.
- Reproducción asexual “inusual”. El proceso de reproducción asexual no es igual en todos los grupos de bacterias. Como se comentó al comienzo, algunas especies se caracterizan por la gemación, otras por la división múltiple, por la formación de descendencia intracelular, etc.
- Formación de múltiple descendencia intracelular. Muchos linajes de las bacterias pertenecientes al grupo de las grampositivas con bajo contenido GC (Firmicutes) se reproducen asexualmente a través de un proceso que implica que en el interior de una célula “dormante” parental se forman múltiples endosporas (también dormantes) o un gran número de descendientes activos. Para muchos linajes, la formación de esta “múltiple descendencia intracelular” es el principal medio de reproducción, por lo que la fisión binaria puede ocurrir escasamente o no ocurrir en absoluto.
- Gemación. La gemación en las bacterias ha sido observada en las cianobacterias, los firmicutes y los planctomicetos, así como en algunas proteobacterias. Las representaciones esquemáticas de este proceso (poco estudiado y conocido entre las bacterias) ilustran cómo las bacterias que se reproducen asexualmente desprenden una “fracción” o “yema” de su cuerpo celular, fracción que es considerablemente más pequeña que la célula “madre” que las origina y que probablemente no contiene todos los componentes citosólicos de esta última.
- La producción de baeocitos en algunas cianobacterias. Algunas cianobacterias, como, por ejemplo, las del género Stanieria, nunca se reproducen por fisión binaria; en su lugar, estas se dividen por un proceso que comienza con una célula de pequeño tamaño conocida como baeocito. El baeocito aumenta progresivamente de tamaño y, mientras lo hace, el ADN cromosómico se replica muchas veces consecutivas. Cuando el baeocito entra en la fase de división citoplasmática, este produce gran cantidad de nuevos baeocitos diminutos, que son liberados al romperse la cubierta externa del baeocito “madre”. Este proceso también es conocido en otras especies como fragmentación.
Reproducción sexual de las bacterias
La reproducción sexual, tal y como se conoce, consiste en la fusión de dos células sexuales especializadas denominadas “gametos”, a través de las cuales dos individuos intercambian información genética y producen descendencia con genes que resultan de la combinación de ambos.
Aunque en las bacterias no se producen gametos ni células sexuales especializadas, en algunas ocasiones dos células diferentes intercambian material genético entre sí, lo que puede darse por medio de tres procesos diferentes:
- La transformación. Aunque no implica la producción de nuevas células o de células diferentes, la transformación es un evento por el cual una bacteria puede adquirir fragmentos de ADN de otra bacteria que los ha liberado al medio en el que viven o que ha muerto y se ha desintegrado.
- La transducción. Tiene que ver con la combinación de ADN bacteriano (de bacterias distintas) gracias a la participación fagos, que son virus que atacan bacterias.
- La conjugación. Tampoco se caracteriza por la producción de individuos nuevos, se trata de la transferencia directa de material genético de una célula a otra a través de una estructura especializada conocida como “pili sexual”. Este proceso requiere del contacto físico entre dos células y, de acuerdo con los estudios realizados en el organismo modelo E. coli, existen células “masculinas” donadoras y células “femeninas” receptoras. Por lo general, aquello que se dona y se recibe son moléculas de ADN plasmídico que contienen información genética de gran utilidad.