A divisão bacteriana no laboratório e na prática
A maioria das bactérias se reproduz por um processo chamado fissão binária. É simples na teoria, mas na prática tem uma série de detalhes que fazem toda a diferença quando você está manejando culturas e tentando entender o que deu errado. A célula cresce, duplica seu material genético e se parte em duas células filhas idênticas. Cada uma herda uma cópia do cromossomo circular e fica pronta para começar tudo de novo.
explique como a maioria das bactérias se reproduz
No início do mestrado, perdi quase duas semanas tentando entender por que uma linhagem de E. coli K-12 que eu havia estabilizado há anos começou a crescer de forma errática. As curvas de crescimento não fechavam mais no mesmo tempo. O problema não era a técnica — eu já tinha feito isso centenas de vezes. O que aconteceu foi que, sem saber, eu estava fazendo passagens em meio líquido por mais de três meses seguidos, sempre pegando um inoculo de 1% para o próximo frasco. Isso reduz drasticamente o tempo de geração efetivo e seleciona subpopulações com mutações regulatórias que aceleram o metabolismo às custas da estabilidade genômica. Troquei para plaqueamento sequencial em ágar e voltei ao padrão esperado em cerca de quatro passagens. O ciclo de fissão binária em si é bem documentado. A célula atinge um tamanho crítico, o nucleóide se replica a partir da origem de replicação (oriC) e os dois cromossomos recém-formados são segregados para os polos opostos. Uma estrutura chamada anel FtsZ se monta no meio da célula, recrutando proteínas do divisoma que fecham a septação. A parede celular é sintetizada de dentro para fora, formando o septo transversal, e a membrana plasmática se funde nos dois lados. No final, as duas células filhas permanecem unidas brevemente antes da separação completa. O tempo total depende da espécie e das condições. E. coli em meio rico a 37°C pode completar o ciclo em cerca de 20 minutos. Em meio mínimo com glicose, o mesmo organismo leva aproximadamente 60 a 90 minutos.
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Um ponto que pouca gente leva a sério na primeira vez que trabalha com bactérias é que o tempo de geração não é constante durante todo o crescimento. Nas fases iniciais de uma cultura, quando os nutrientes estão abundantes e a densidade celular é baixa, o ciclo segue o ritmo teorizo. Mas conforme a população aumenta, metabólitos como acetato se acumulam no caso de E. coli, o pH cai, e o oxigênio disponível começa a limitar a respiração aeróbica. A taxa de divisão desacelera muito antes de você perceber pela absorbância. Se você está medindo crescimento para um experimento de expressão gênica, espere até a fase logaritmo exponencial estabelecer — geralmente entre OD600 de 0,2 e 0,5 para a maioria dos protocolos padrão — e não confie apenas no tempo que passou desde o inoculo. Outro detalhe técnico importante: a fissão binária não produz variabilidade genética por si só. As células filhas são clones. Se você precisa de diversidade genética em uma população bacteriana, contaminação, transdução, transformação ou conjugação são os caminhos reais. Muitos iniciantes confundem isso e acham que mutações espontâneas acontecem com frequência suficiente para sustentar um protocolo de seleção sem pressão seletiva contínua. Na prática, a taxa de mutação espontânea em E. coli é da ordem de 10-9 por base por geração. Para um gene de 1.000 pares de bases, isso significa roughly uma mutação em cada 106 células por geração. Você precisa de uma população grande e de uma pressão forte para ver resultado.
Há ainda casos onde a fissão binária clássica não se aplica, mesmo entre bactérias que parecem comuns. Streptomyces cresce como hifas ramificadas e forma esporos. Bacillus produz endósporos em condições de estresse, entrando em um estado de dormência que pode durar décadas. Mycoplasmas podem se dividir por brotamento em vez de fissão binária estrita. E Caulobacter crescentus produz células assimétricas — uma sésil e outra flagelada — a cada divisão. Nenhuma dessas exceções muda o fato de que a imensa maioria das bactérias que você encontra em cultivos laboratoriais, solo, água e no trato humano usa fissão binária como mecanismo principal. O que vale lembrar na hora de planejar um experimento: o tempo de geração que você lê na literatura é uma média em condições ideais. No seu bancada, com o medio que você preparou, na incubadora que oscila 1 ou 2 graus, o número vai ser diferente. Anotar condições exatas de crescimento — temperatura, composição do meio, volume, agitação — é o que separa um resultado reproduzível de uma frustração de meses. Eu ainda mantengo uma planilha com tempos de geração medidos para cada linhagem que uso regularmente. No começo parecia exagero. Hoje me economiza pelo menos duas horas por semana em tentativas de repetir experimentos antigos.
