Was ist binäre Spaltung?
Die binäre Spaltung ist eine Form der asexuellen Fortpflanzung, die von allen prokaryotischen Organismen und auch von einigen eukaryotischen Organismen wie Pilzen verwendet wird. Dieser Prozess wird nicht nur zur Vervielfältigung ganzer Organismen verwendet, sondern wird auch von einigen Organellen in den Zellen eukaryotischer Organismen verwendet. In diesem Prozess werden zwei Tochterzellen von einer einzigen Elternzelle produziert, die sich selbst effektiv kloniert. Das Bakterium Escherichia coli wurde ausgiebig von Forschern verwendet, die die binäre Spaltung studierten, da es ein klassisches Beispiel für diese asexuelle Fortpflanzungsmethode darstellt und sehr häufig vorkommt.
Bei der binären Spaltung dupliziert die Zelle zunächst ihre DNA, um zwei vollständige Sätze zu erstellen, und wächst dann auf eine Größe, die viel größer ist als gewöhnlich. Während die Zelle wächst, bewegen sich die DNA-Sätze zu entgegengesetzten Enden der Zelle. Sobald die Zelle die richtige Größe erreicht hat, teilt sie sich in zwei und erzeugt zwei Tochterzellen mit identischer DNA. Dieser Prozess wird klassisch angewendet, wenn ein Organismus in einer stabilen Umgebung lebt.
Zusätzlich zur Fortpflanzung über eine binäre Spaltung können sich viele Prokaryoten auch sexuell fortpflanzen. Die sexuelle Fortpflanzung ist wichtig, da sie zur genetischen Vielfalt beiträgt, indem sie die Gene verschiedener Individuen mischt. Wiederholte Sitzungen der binären Spaltung würden die genetische Vielfalt verringern und die Art insgesamt sehr anfällig für Ausrottung machen. Sexuelle Fortpflanzung vermischt die Dinge, erhält die Artenvielfalt und fördert die Entwicklung nützlicher Mutationen.
Der Zeitpunkt der binären Spaltung ist wichtig, da Organismen dies im richtigen Moment tun müssen. Der Prozess wird teilweise durch den Septalring reguliert, ein Ring von Proteinen, der sich um die Mitte der Zelle bildet und sie dazu anregt, sich gleichmäßig zu teilen, ohne die DNA oder die Zellwand zu beschädigen. Fehler im Spaltungsprozess können die Bildung von Tochterzellen mit unvollständiger DNA oder zusätzliche Kopien bestimmter Gene verursachen. Der Septalring soll dies verhindern.
Innerhalb der Zellen eukaryotischer Organismen können mit dieser Methode Organellen wie die Mitochondrien reproduziert werden. Die binäre Spaltung innerhalb der Zelle ist normalerweise zeitlich so festgelegt, dass sie stattfindet, wenn die Zelle sich im Rahmen des Zellzyklus repliziert und teilt. Während dieses Vorgangs können Fehler auftreten, die Probleme mit den Tochterzellen verursachen, die während der Zellteilung erzeugt werden. Diese Fehler können zum Zelltod führen, da die neue Zelle nicht alleine überleben kann, oder sie können zu Erkrankungen wie Krebs führen, die durch fehlerhafte Zellteilung verursacht werden und zu einer Proliferation des Zellwachstums führen.