Opis oraz porównanie procesu koniugacji u bakterii i orzęsków

Koniugacja bakterii

Bakterie rozmnażają się bezpłciowo przez podział komórki lub rzadziej poprzez fragmentację kolonii. Wszystkie bakterie posiadają genofor, czyli pojedynczą kolistą cząsteczkę DNA. W trakcie podziału komórki dochodzi do kopiowania cząsteczki DNA w procesie replikacji, a następnie rozdzielenia nitek i przedzielenia cytoplazmy mniej więcej na pół. W wyniku podziału powstają dwie komórki bakteryjne o identycznym DNA w postaci genoforu.

Bakterie posiadają jednak mechanizm, zwiększający ich różnorodność genetyczną i umożliwiający zyskanie nowych cech. Jest to koniugacja, proces płciowy służący wymianie materiału genetycznego między osobnikami. Koniugacja polega na połączeniu dwóch komórek bakteryjnych – donorowej i akceptorowej – za pomocą mostka cytoplazmatycznego, zwanego pilusem (specjalny rodzaj fimbrii). Następnie dochodzi do przekazania części materiału genetycznego z jednej komórki do drugiej. Przekazaniu mogą ulegać fragmenty genoforu lub plazmidy, czyli niewielki koliste cząsteczki DNA, zawierające geny odpowiedzialne za takie cechy, jak oporność na antybiotyki. Koniugacja bakterii nie jest zatem związana z ich rozmnażaniem, a służy poziomemu transferowi genów.

Koniugacja orzęsków

Organizmami, u których również występuje proces koniugacji, są orzęski. Orzęski rozmnażają się bezpłciowo poprzez podział poprzeczny. Posiadają aparat jądrowy, składający się z dwóch jąder – mikronukleusa i makronukleousa. Mikronukleusy są diploidalne i zawierają całość informacji genetycznej, zapewniając jej przekazanie komórkom potomnym. Natomiast makronukleusy są aneuploidalne i pełnią transkrypcyjną funkcję jądra.

Koniugacja orzęsków, podobnie jak w przypadku bakterii, nie jest rozmnażaniem się, a jedynie procesem płciowym, służącym transferowi horyzontalnemu genów. Proces koniugacji rozpoczyna się od połączenia dwóch orzęsków mostkiem plazmatycznym. Makronukleusy ulegają stopniowej degradacji. Dochodzi do mejozy mikronukleusów, w wyniku której u każdego osobnika z jednego nukleusa powstają cztery jądra haploidalne. Następnie po trzy z powstałych jąder haploidalnych zanikają, a pozostające u każdego z osobników jedno jądro haploidalne ulega podziałowi mitotycznemu. Jedno z jąder (stacjonarne) pozostaje na miejscu, a drugie (migracyjne) wędruje mostkiem plazmatycznym do cytoplazmy drugiego osobnika, gdzie łączy się z jego jądrem stacjonarnym. W wyniku tego procesu oba osobniki posiadają po jednym jądrze diploidalnym, a komórki rozdzielają się. Jądra te ulegają mitozie i jedno z nich przekształca się w mikronukleusa, a drugie, po zwielokrotnieniu ilości materiału genetycznego, w makronukleusa.

Porównanie procesów koniugacji u bakterii i orzęsków

W obu przypadkach koniugacja nie jest sposobem rozmnażania się, ponieważ przed i po koniugacji nadal obecne są dwie komórki. Koniugacja bakterii i orzęsków jest procesem poziomego transferu genów. W przypadku bakterii koniugacja służy przekazaniu części materiału genetycznego z jednej komórki do drugiej, w wyniku czego jedna z komórek, komórka dawcy, posiada taki sam materiał genetyczny, jak przed procesem, a druga, komórka biorcy, zyskuje nowe cechy. W przypadku orzęsków oba organizmy zyskują nowe cechy, ponieważ dochodzi do wymieszania materiałów genetycznych dwóch komórek biorących udział w procesie. W przypadku bakterii nie dochodzi do rekombinacji materiału genetycznego, natomiast w przypadku orzęsków tak – dwa jądra haploidalne (stacjonarne danego osobnika i migracyjne drugiego osobnika) łączą się, dając jądro diploidalne o wymieszanym materiale genetycznym. W przypadku orzęsków przekazywany jest cały materiał genetyczny w postaci mikronukleusów, a w przypadku bakterii przekazywane są jedynie fragmenty materiału genetycznego danej komórki, w postaci plazmidów lub fragmentów genoforu.

Autor: K. Chodera