Bakterio-populazioaren hazkundea

Bakterio-populazioaren hazkundea bakterioen ugalketaren ondorioz mikrobio horien populazio batek bizi duen aldaketa numerikoari deritzo. Prozesu honen bitartez bakterioen zelulen kopurua asko handitzen da .

Jakina denez, bakterioak erdibiditze izeneko prozesuaren bitartez ugaltzen dira. Mutaziorik gertatu ezean, erdibiditzearen ondorioz sortutako bi zelula alabak jatorrizko zelularen berdinak izango dira genetikoki.

Bakterioen ugalketa, beraz, 2 zenbakidun progresio geometrikoa da:  

 20 → 21 → 22 → 23 → → → → 2n

Hazkunde horren formula matematikoa honako hau izanik:

 N = N0 x 2n

Non:

N= bakterioen kopurua amaieran;
N0 = hasierako bakterioen kopurua eta
n = belaunaldien zenbakia

Escherichia coli, hazkuntza-ingurune egoki batean, 20 minutuero erdibiditzen da. Horrek esan nahi du 48 ordutan 144 belaunaldi pasatu direla:

N = N0 x 2n

N = 1 x 2144

Amaierako bakterioen kopurua egundokoa izango litzateke, baina praktikan bakterio asko hiltzen dira, amaierako kopurua txikiagoa izanik. Fase honetan bakterio-populazioaren hazkundea esponentziala da 

Hasierako eta amaierako bakterioen kopurua ezagututa, erraza da belaunaldien kopurua ezagutzea:

 N = N0 x 2n

 log N = log N0 + n log 2

Hazkundearen faseak 

Bakterio-populazio baten hazkundeak ontzi itxi batean, edo kultura estatiko batean, fase desberdinak ditu, aldameneko irudian irudikatuta agertzen direnak.

Lau fase bereizten dira hazkundeari dagokionez: sortasun-fasea, fase esponentziala, fase egonkorra eta heriotza-fasea .

1.- Sortasun-fasean (Lag phase, ingelesez) bakterioak ingurugiroari moldatzen hasten dira. Fase honetan ez dago hazkunderik, bakterioak ez baitira ugaltzen. Mikrobioak hazten dira, baina haien kopurua egonkor mantentzen da. 

Bakterioak hazkuntza-ingurunera egokitzearen adibide bat entzima induzituen sintesia da: bakterio baten entzima guztiak ez dira aktiboak aldi berean, horietako batzuk (A hazkuntza-ingurunean behar ez direnak, adibidez) erreprimituta baitaude operoi batetik. Hala ere, B hazkuntza-ingurune batera pasatzean (A ez den beste batera), erreprimituta zeuden entzima horiek, B ingurune berri horretan beharrezkoak direnak, erreprimituta egoteari utzi eta sintetizatu egiten dira. Horregatik, bakterio bat hazkuntza-ingurune batean hazten hasten denean, ingurune horretan hazteko behar dituen entzimak sintetizatu behar ditu (hau da, denbora behar du, sortasun-fasea).

A izeneko ingurune batean hazten den bakterio-kultura bat inokulatzen bada fase esponentzialean beste ingurune batean, A ere bai, eta tenperatura berean, orduan ez da sortasun-faserik ikusten eta hazkunde esponentzialak abiadura berean jarraitzen du. Hala ere, A ingurunean hazten zen kultura esponentziala B ingurunean inokulatzen bada, badago sortasun-fasea (ingurunearen aldaketak egokitzeko denbora behar baitu).

2.- Fase esponentziala (Exponential phase, ingelesez): fase esponentzialean (edo logaritmikoan) bakterioak ugaldu egiten dira. Ugalketa horren ondorioz bakterioen kopurua esponentzialki hazten da. Fase honetan goian aipatutako formula ( N = N0 x 2n) betetzen da.

Aipatu behar da, dena den, hazkunde esponentzialaren tasa ingurugiroaren baldintzen menpe dagoela: hazkuntza-ingurunearen eta tenperaturaren menpe, batik bat.

Fase honetan dauden bakterioak gazteak dira eta biologikoki oso aktiboak. Beren zelula-horma, halere, ez dago bakterio helduen zelula horma bezain garatua, beraz fase honetan bakterioak sentikorragoak dira hainbat antibiotikoren aurrean.

Bakterioen hazkunde-kurbak latentzia-fasearekiko eta fase esponentzialarekiko duen inplikazio praktiko bat aipatuko dugu: hazkundearen lehen faseetan produktu ez-esteril bat (adibidez, esnea) ordu gutxi batzuetan hoztu gabe utz daiteke, kalte handirik gabe. Baina fase esponentziala hasi eta ordu batzuetan uzten bada hoztu gabe, emaitzak oso gaiztoak izango dira.

3.- Fase egonkorra (Stationary phase, ingelesez): Fase esponentziala etengabe luzatuko balitz, egun gutxitan bakterio-kultura baten masak gure planetaren pisua gaindituko luke . Praktikan hori ez da inoiz gertatzen, ingurugiroko elikagaiak agortzen direlako, metabolismoaren produktu toxikoak pilatzen direlako, ingurugiroko pH aldatzen duelako eta bere oxigenoaren kontzentrazioa jaisten delako. Horrenbestez, bakterio-kultura ez da gehiago hazten eta fase egonkorra sortzen da.

Fase honetan, beraz, bakterioen kopurua egonkortzen da: jaiotzen direnen kopurua hiltzen direnen kopuru bera da.

4.- Heriotza-fasea (Death phase, ingelesez): Heriotza-fasean lehen aipatutako ingurugiroaren aldaketek bakterio askoren heriotza dakartzate. Bakterioen kopurua esponentzialki jaisten da, maila oso txiki bateraino, baina zerora iritsi gabe. Horrenbestez, erabateko esterilitatea ez da gertatzen: asteak edo hilabeteak beharko dira, mikrobio eta ingurugiroko baldintzen arabera, zelula bideragarriak ez egoteko.

Heriotza fasean zelula guztien kontaketa egonkorra izan daiteke, baina zelula bideragarrien kontaketa nabarmen jaisten da.

Aplikazio praktikoak 

Mikrobiologia industrialean sarritan bakterio-kultura bat etengabe fase esponentzialean egotea lortu nahi da, kultura horrek modu jarraituan produktu interesgarri bat (antibiotiko bat, molekula organikoren bat...) ekoitz dezan. Hori kimiostato izeneko tresna baten bitartez lortzen da. Funtsean, kimiostato batean bakterioak beti fase esponentzialean daude hazkuntza-ingurunea etengabe berritzen delako, eta elikagaiak inoiz bukatzen ez direlako.

Erreferentziak

Kanpo estekak 

 Bakterioak