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 una fisión binaria , en la que un solo organismo produce dos partes, o una fisión múltiple , en la que una sola entidad produce varias partes.
Fisión binaria
Los organismos en los dominios de Archaea y Bacteria se reproducen con fisión binaria. Esta forma de reproducción asexual y división celular también es utilizada por algunos orgánulos dentro de organismos eucariotas (p. Ej., Mitocondrias ). La fisión binaria da como resultado la reproducción de una célula procariota viva (u orgánulo) al dividir la célula en dos partes, cada una con el potencial de crecer hasta alcanzar el tamaño del 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. Como en la mitosis (y a diferencia de la meiosis), la identidad paterna se pierde.
Proceso de fisión dependiente de FtsZ
FtsZ es homólogo a la β-tubulina , el bloque de construcción 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 en 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 división, bloqueando la formación del anillo FtsZ. MinE detiene la celda intermedia de actividad de MinCD, lo que permite que FtsZ se haga cargo de la fisión binaria. [6]
Más específicamente, ocurren los siguientes pasos:
- La bacteria antes de la fisión binaria es cuando el ADN está fuertemente enrollado.
- El ADN de la bacteria se ha desenrollado y duplicado.
- El ADN se tira hacia los polos separados de la bacteria a medida que aumenta el tamaño para prepararse para la división.
- El crecimiento de una nueva pared celular comienza a separar la bacteria (provocada por la polimerización FtsZ y la formación del "anillo Z") [7]
- La nueva pared celular ( tabique ) se desarrolla completamente, lo que resulta en la división completa de la bacteria.
- Las nuevas células hijas tienen bastones de ADN, ribosomas y plásmidos muy enrollados ; estos son ahora organismos completamente nuevos.
Los estudios de bacterias hechas para no producir una pared celular, llamadas bacterias en forma de L , muestran que FtsZ requiere una pared celular para funcionar. Se sabe poco acerca de cómo se dividen las bacterias que naturalmente no desarrollan una pared celular, pero se cree que se asemeja al proceso de extrusión y separación de la forma L, similar a la división en gemación . [8] [9]
Velocidad de fisión dependiente de FtsZ
La fisión binaria es generalmente rápida, aunque su velocidad varía entre especies. Para E. coli , las células se dividen típicamente cada 20 minutos a 37 ° C. [10] Debido a que las nuevas células, a su vez, sufrirán fisión binaria por sí mismas, 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
Las crenarchaeota no poseen pared celular ni mecanismo FtsZ. Usan una versión primitiva del sistema eucariota ESCRT -III (también conocido como Cdv ) para manipular la membrana para que se separe, específicamente al entrar en el medio de las dos células hijas que pronto serán. [12] [9] Euryarchaeota usa FtsZ como lo hacen las bacterias. [4] [13]
Fisión de orgánulos
Algunos orgánulos en células eucariotas se reproducen mediante fisión binaria. La fisión mitocondrial ocurre con frecuencia dentro de la célula, incluso cuando la célula no está experimentando activamente mitosis, 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 una manera similar a la de las bacterias. [4] [15]
Tipos de fisión binaria
La fisión binaria en los organismos puede ocurrir de cuatro formas: irregular , longitudinal , transversal , oblicua , oblicua izquierda y oblicua derecha.
- Irregular: en esta fisión, la citocinesis puede tener lugar a lo largo de cualquier plano, pero siempre es perpendicular al plano de la cariocinesis . por ejemplo, ameba
- Longitudinal: aquí la citocinesis tiene lugar a lo largo del eje longitudinal. por ejemplo, en flagelados como Euglena .
- Transverso: aquí la citocinesis tiene lugar a lo largo del eje transversal. por ejemplo, en protozoos ciliados como Paramecium .
- Oblicua: en este tipo de fisión binaria, la citocinesis ocurre oblicuamente. Ejemplo Ceratium
La fisión binaria significa "división en dos". Es el método más simple y común de reproducción asexual.
Fisión múltiple
Fisión de protistas
La fisión múltiple a nivel celular ocurre en muchos protististas, por ejemplo, esporozoos y algas . El núcleo de la célula madre se divide varias veces por amitosis , produciendo varios núcleos. El citoplasma luego se separa, creando múltiples células hijas. [16] [17] [18]
Algunos organismos parásitos unicelulares se someten a un proceso similar a la fisión múltiple para producir numerosas células hijas a partir de una sola célula parental. Se observó que los aislados del parásito humano Blastocystis hominis iniciaban dicho proceso en 4 a 6 días. [19] También se ha observado que las células del parásito de los peces Trypanosoma borreli participan en la fisión tanto binaria como múltiple. [20]
Fisión de apicomplexanos
En los apicomplejos , un filo de protistas parásitos, fisión múltiple o esquizogonía , se manifiesta como merogonía , esporogonía o gametogonía . La merogonía da como resultado merozoitos , que son múltiples células hijas, que se originan dentro de la misma membrana celular, [21] [22] la esporogonía da como resultado esporozoitos y la gametogonía da como resultado micro gametos .
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 un efecto de la temperatura y la luz. [23]
Fisión múltiple de bacterias
La mayoría de las especies de bacterias experimentan principalmente una reproducción binaria. Algunas especies y grupos de bacterias también pueden sufrir múltiples fisiones, a veces comenzando o terminando con la producción de esporas . [24] Se ha descubierto que la especie Metabacterium polyspora , un simbionte de los 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]
Plasmotomía
Algunos protozoos se reproducen mediante otro mecanismo de fisión llamado plasmotomía . En este tipo de fisión, un padre adulto multinucleado se somete a 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 asexual o clonación, 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 de población
Cualquier división de una sola 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 de la población es un precursor de la especiación . [28] [29]
Ver también
- Citocinesis , división celular en eucariotas
- Divisoma , complejo proteico que inicia la división celular en bacterias.
- Sociedad de fisión-fusión , un tipo de organización social que es notable entre los primates
- Fusión mitocondrial , una fisión inversa
- Mitosis
- Paratomía
- Especiación
- Citoesqueleto
Referencias
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