Fisión binaria

La fisión binaria es un tipo de reproducción asexual en el que una célula se divide en dos células hijas de tamaño similar y genéticamente idénticas a la original. Es el modo habitual de multiplicación de las bacterias y las arqueas, y también se da en muchos protozoos, lo que permite a estas poblaciones crecer a una velocidad asombrosa en condiciones favorables.

¿Qué es la fisión binaria?

El término «fisión» procede del latín fissio («rotura, división») y «binaria» indica que de una célula resultan dos. Al ser una forma de reproducción asexual, interviene un solo progenitor, no hay gametos ni fecundación, y la descendencia es un clon: salvo mutaciones, las dos células hijas heredan el mismo ADN que la célula madre.

En procariotas no se habla de mitosis, porque estas células carecen de núcleo y de huso mitótico. Su cromosoma suele ser una única molécula circular de ADN anclada a la membrana, y el proceso es más sencillo.

Organismos que se reproducen por fisión binaria

• Bacterias: Escherichia coli, Bacillus subtilis, Staphylococcus aureus, etc.
• Arqueas: la mayoría se divide también por fisión binaria, aunque su maquinaria de división varía según el grupo.
• Protozoos: amebas, paramecios y euglenas. En Paramecium la fisión es transversal; en Euglena, longitudinal; y las amebas se dividen en un plano no definido, tras una mitosis.
• Orgánulos: las mitocondrias y los cloroplastos se multiplican por un proceso parecido a la fisión binaria, un indicio de su origen bacteriano, según la teoría endosimbiótica.

En los protozoos eucariotas la fisión va precedida de una mitosis, por lo que técnicamente intervienen el núcleo y el huso mitótico. Es un matiz importante frente a la fisión de las bacterias.

Etapas de la fisión binaria en una bacteria

1. Crecimiento de la célula. La bacteria incorpora nutrientes, sintetiza componentes y aumenta de tamaño hasta alcanzar un tamaño crítico.
2. Replicación del ADN. Comienza en un punto concreto del cromosoma, el origen de replicación (oriC), y avanza en las dos direcciones hasta duplicar toda la molécula.
3. Segregación de los cromosomas. Las dos copias se desplazan hacia los extremos opuestos de la célula, con ayuda de proteínas específicas como el sistema ParAB.
4. Formación del septo. Una proteína similar a la tubulina, la FtsZ, se ensambla en forma de anillo en el centro de la célula (anillo Z) y recluta otras proteínas que sintetizan una nueva pared y membrana que crecen hacia el interior. En E. coli, los sistemas Min impiden que el anillo se forme en los polos.
5. Separación. El septo se completa, la célula se estrangula y se obtienen dos células hijas independientes.

Velocidad de crecimiento

El tiempo que tarda una población en duplicarse se llama tiempo de generación. En E. coli, en condiciones óptimas de laboratorio, es de unos 20 minutos, mientras que otras bacterias tardan horas o incluso días. Como cada división duplica el número de células, el crecimiento es exponencial:

N = N₀ · 2ⁿ

donde N₀ es el número inicial de células, n el número de generaciones y N el número final. En un cultivo cerrado este crecimiento no se mantiene indefinidamente: la curva pasa por una fase de latencia, una fase exponencial, una fase estacionaria (cuando los nutrientes se agotan y se acumulan residuos) y una fase de muerte.

Ejercicios resueltos

Ventajas y limitaciones

Aunque la fisión binaria genera clones, las bacterias generan diversidad por otras vías: las mutaciones espontáneas y la transferencia horizontal de genes (conjugación, transformación y transducción). Esto explica en parte la rápida propagación de la resistencia a los antibióticos.

Diferencias con otros tipos de reproducción asexual

• Gemación: la célula hija se forma como una yema de menor tamaño (ejemplo: la levadura Saccharomyces cerevisiae).
• Fisión múltiple: el núcleo se divide muchas veces antes de dividirse el citoplasma, como en el parásito de la malaria Plasmodium.
• Esporulación y fragmentación: la reproducción se da mediante esporas o a partir de fragmentos del organismo.

Importancia de la fisión binaria

Comprender este proceso es clave en microbiología y en medicina: explica cómo una infección bacteriana puede agravarse en pocas horas, por qué se utilizan antibióticos que bloquean la síntesis de la pared celular (la formación del septo es un buen blanco) y cómo se conservan los alimentos mediante frío, sal o calor para frenar la multiplicación microbiana. También sustenta la producción industrial de proteínas, vacunas y fármacos en cultivos bacterianos. Para ver cómo se compara con la división de las células eucariotas, consulta la mitosis.

Preguntas frecuentes

Referencias

• Madigan, M. T. et al. Brock. Biología de los microorganismos. Pearson Educación.
• Reece, J. B. et al. Campbell Biology. Pearson.
• Tortora, G. J., Funke, B. R. y Case, C. L. Introducción a la microbiología. Editorial Médica Panamericana.