ბაქტერიების ბინარული გაყოფა

ალბათ, უკვე იცით, რა არის მიტოზი, ანუ პროცესი, რომლის მეშვეობითაც ეუკარიოტები (თქვენ, მე, თქვენი ძაღლი და თქვენი საყვარელი ოთახის მცენარე) თავიანთ ბირთვულ დნმ-ს ყოფენ უჯრედის გაყოფისას, თუმცაღა მიტოზი საკმაოდ რთული პროცესია - ესაა ქრომოსომათა „ცეკვა" დახვეწილი ქორეოგრაფიით.

შეიძლება დაინტერესდით, უფრო მარტივი ორგანიზმები, მაგალითად ბაქტერიები, როგორ იყოფიან? პასუხი ასეთია: ბინარული გაყოფით!

ბაქტერიების ბინარული გაყოფა პროცესია, რომლის დროსაც ბაქტერიის უჯრედი იყოფა. იგი არსით ეუკარიოტულ ორგანიზმებში (მაგალითად მცენარეებსა და ცხოველებში) მიმდინარე მიტოზის მსგავსია, მაგრამ მისი დანიშნულება განსხვავებულია.

მრავალუჯრედიანი ორგანიზმის უჯრედების მიტოზით გაყოფის მიზანია ორგანიზმის ზრდა ან ძველი, გაცვეთილი უჯრედების ახლით ჩანაცვლება. ხოლო ბაქტერიები კი იმიტომ არ იყოფა, რომ მათს ორგანიზმებს ახალი უჯრედები დაემატოს, ეს მათი გამრავლების გზაა, ბაქტერიული პოპულაციის ზრდის საშუალება.

ბინარულ გაყოფას მიტოზის მსგავსი თავისებურებებიც ახასიათებს, მაგრამ არსებობს რამდენიმე მნიშვნელოვანი განსხვავებაც. მოდით, ვნახოთ, როგორ მიმდინარეობს ეს პროცესი.

ადამიანის ორგანიზმის მსგავსად, გაყოფამდე ბაქტერიამაც უნდა გააორმაგოს თავისი დნმ. ხოლო ადამიანის უჯრედებისგან განსხვავებით, რომელთაც მრავალი, სწორხაზოვანი (ჩხირისებური) ქრომოსომა აქვთ მემბრანით შემოსაზღვრულ ბირთვში, ბაქტერიულ უჯრედს, როგორც წესი, ერთი, რგოლისებური ქრომოსომა აქვს, ბირთვი კი - არა, თუმცაღა ეს ერთი ქრომოსომა უჯრედის სპეციალურ ნაწილში, ნუკლეოიდშია, მოთავსებული.

ფერმენტების მიერ დნმ-ის გაორმაგება ანუ რეპლიკაცია ქრომოსომის ერთი უბნიდან, რეპლიკაციის საწყისი წერტილიდან (ინგლ. origin of replication - ori) იწყება. საწყისი წერტილი, ანუ ori, დნმ-ის ის მონაკვეთია, რომელიც პირველი ორმაგდება. რეპლიკაციის პროცესში ორი იდენტური ori უჯრედი საპირისპირო პოლუსებისკენ მიემართება და დანარჩენი ქრომოსომაც თან მიაქვს. უჯრედი წაგრძელებულ ფორმას იღებს და ამით ჩამოყალიბების პროცესში მყოფ ქრომოსომებს ეხმარება განცალკევებაში.

რეპლიკაცია მანამ გრძელდება, სანამ მთელი ქრომოსომა არ გაორმაგდება და რეპლიკაციის ფერმენტები ერთმანეთს დასაწყისის საპირისპირო მხარეს არ შეხვდებიან. ორი ახალი ქრომოსომის უჯრედის საპირისპირო მხარეს გადატანისა და უჯრედის ცენტრის დაცარიელების შემდეგ ციტოპლაზმის გაყოფა იწყება.

ამ პროცესში მემბრანა ჩაიზნიქება და ძგიდეს, ანუ ახალ, გამყოფ კედელს, ქმნის უჯრედის შუა ნაწილში (ბაქტერიებს უჯრედის კედელი აქვთ, ამიტომ უჯრედის გაყოფისას მათ ამ კედლის ხელახლა წარმოქმნა უწევთ).

საბოლოოდ, ძგიდე შუაში იხლიჩება და ორი განცალკევებული უჯრედი დამოუკიდებლად აგრძელებს ცხოვრებას, როგორც ინდივიდუალური ბაქტერია.

ბაქტერიების ბინარული გაყოფა ზოგი თავისებურებით ადამიანებსა და სხვა ეუკარიოტებში მიმდინარე მიტოზს ემსგავსება. ორივე შემთხვევაში ქრომოსომები ორმაგდება და განცალკევდება, უჯრედის ციტოპლაზმა კი იყოფა და ორი ახალი უჯრედი მიიღება.

თუმცა ამ ორი პროცესის მექანიზმი და თანმიმდევრობა საკმაოდ განსხვავებულია. პირველ რიგში, ბაქტერიებში მიტოზური თითისტარა არ ყალიბდება. კიდევ უფრო მნიშვნელოვანი ის განსხვავდებაა, რომ ბინარული გაყოფისას დნმ თან ორმაგდება და თან განცალკევდება (მიტოზში დნმ S ფაზაში ორმაგდება, დიდი ხნით ადრე იქამდე, სანამ M ფაზაში ორი ასლი ერთმანეთისგან განცალკევდება).