Fisión (biología)

La fisión, en biología, es la división de una sola entidad en dos o más partes y la regeneración de esas partes en entidades separadas que se asemejan 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. La fisión puede ser fisión binaria, en la que un solo organismo produce dos partes, o fisión múltiple, en la que una sola entidad produce múltiples 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 la utilizan algunos orgánulos dentro de los organismos eucariotas (p. ej., las 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 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 replicados y originales se separan. La consecuencia de este método asexual de reproducción 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 (ya diferencia de la meiosis), se pierde la identidad parental.

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. Se cree que FtsZ es la primera proteína que se localiza en el sitio de la 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. MinC y MinD funcionan juntos como inhibidores de la división, bloqueando la formación del anillo FtsZ. MinE detiene la actividad de la celda intermedia de MinCD, lo que permite que FtsZ se haga cargo de la fisión binaria.

Más específicamente, se dan los siguientes pasos:

1. La bacteria antes de la fisión binaria es cuando el ADN está fuertemente enrollado.
2. El ADN de la bacteria se ha desenrollado y duplicado.
3. El ADN se atrae hacia los polos separados de la bacteria a medida que aumenta el tamaño para prepararse para la división.
4. El crecimiento de una nueva pared celular comienza a separar la bacteria (provocado por la polimerización FtsZ y la formación del "anillo Z")
5. La nueva pared celular (tabique) se desarrolla por completo, lo que resulta en la división completa de la bacteria.
6. Las nuevas células hijas tienen bastones de ADN, ribosomas y plásmidos estrechamente 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. Poco se sabe acerca de cómo se dividen las bacterias que naturalmente no desarrollan una pared celular, pero se cree que se parece al proceso de división de extrusión y separación similar a la forma de L.

Velocidad de fisión dependiente de FtsZ

La fisión binaria es generalmente rápida, aunque su velocidad varía entre especies. Para E. coli, las células normalmente se dividen cada 20 minutos a 37 °C. Debido a que las nuevas células, a su vez, se someterán a la 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. Este período de tiempo puede, por lo tanto, denominarse el 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.El crecimiento bacteriano está limitado por factores que incluyen la disponibilidad de nutrientes y el espacio disponible, por lo que la fisión binaria se produce a tasas mucho más bajas en cultivos bacterianos una vez que entran en la fase estacionaria de crecimiento.

En arqueas

Crenarchaeota no posee ni pared celular ni el mecanismo FtsZ. Usan una versión primitiva del sistema eucariota ESCRT-III (también conocido como Cdv) para manipular la membrana para que se separe, específicamente entrando en el medio de las dos futuras células hijas. Euryarchaeota usa FtsZ como lo hacen las bacterias.

Fisión de orgánulos

Algunos orgánulos en las células eucariotas se reproducen mediante fisión binaria. La fisión mitocondrial ocurre con frecuencia dentro de la célula, incluso cuando la célula no está experimentando mitosis activamente, y es necesaria para regular el metabolismo de la célula. Todos los cloroplastos y algunas mitocondrias (no en animales), ambos orgánulos derivados de la endosimbiosis de bacterias, también usan FtsZ de forma similar a las bacterias.

Tipos de binario

La fisión binaria en los organismos puede ocurrir de cuatro maneras, irregular, longitudinal, transversal, oblicua, es decir, oblicua izquierda y oblicua derecha.

1. Irregular: en esta fisión, la citocinesis puede tener lugar en cualquier plano, pero siempre es perpendicular al plano de la cariocinesis (división nuclear). por ejemplo, ameba
2. Longitudinal: aquí la citocinesis tiene lugar a lo largo del eje longitudinal. por ejemplo, en flagelados como Euglena.
3. Transversal: aquí la citocinesis tiene lugar a lo largo del eje transversal. por ejemplo, en protozoos ciliados como Paramecium.
4. Oblicua: en este tipo de fisión binaria, la citocinesis ocurre de forma oblicua. Ejemplo Ceratium

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 protistas, por ejemplo, esporozoos y algas. El núcleo de la célula madre se divide varias veces por amitosis, produciendo varios núcleos. Luego, el citoplasma se separa, creando múltiples células hijas.

Algunos organismos unicelulares parásitos experimentan un proceso similar a la fisión múltiple para producir numerosas células hijas a partir de una sola célula madre. Se observó que los aislamientos del parásito humano Blastocystis hominis comenzaban dicho proceso en 4 a 6 días. También se han observado células del parásito de los peces Trypanosoma borreli participando tanto en la fisión binaria como en la múltiple.

Fisión de apicomplexans

En los apicomplejos, un filo de protistas parásitos, fisión múltiple o esquizogonía, se manifiesta como merogonía, esporogonía o gametogonía. La merogonía da como resultado merozoítos, que son múltiples células hijas, que se originan dentro de la misma membrana celular, la esporogonia da como resultado esporozoítos y la gametogonía da como resultado microgametos.

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.

Fisión múltiple de bacterias.

La mayoría de las especies de bacterias experimentan principalmente reproducción binaria. Algunas especies y grupos de bacterias también pueden sufrir fisiones múltiples, a veces comenzando o terminando con la producción de esporas. Se ha descubierto que la especie Metabacterium polyspora, un simbionte de los conejillos de Indias, produce múltiples endosporas en cada división. También se ha descubierto que algunas especies de cianobacterias se reproducen mediante fisión múltiple.

Plasmotomía

Algunos protozoos se reproducen por otro mecanismo de fisión llamado plasmotomía. En este tipo de fisión, un progenitor 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 manera.

Fragmentación clonal

La fragmentación en organismos multicelulares o coloniales es una forma de reproducción asexual o clonación, en la que 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.

Fisión de la población

Cualquier división de una sola población de individuos en partes discretas puede considerarse fisión. Una población puede sufrir un proceso de fisión por una variedad de razones, incluida la migración o el aislamiento geográfico. Dado que la fisión conduce a la variación genética en las poblaciones más pequeñas recién aisladas, la fisión de la población es un precursor de la especiación.