ما هي البيئة اللاهوائية؟

قد يكون من الجيد تخيل أن البيئة اللاهوائية هي مكان لا يمارس فيه أحد. لكن لا ، هذا ليس ما هو عليه!

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

البيئة اللاهوائية تفتقر إلى الأكسجين.

اللاهوائية تعني "بدون أكسجين" وهي عكس الهوائية. لذا فإن البيئة ذات الظروف اللاهوائية هي مجرد مكان يفتقر إلى الأكسجين الذي يحتاجه البشر والزرافات والأسماك والكثير من الحياة الأخرى على الأرض للبقاء على قيد الحياة.

تستخدم هذه الكائنات الأكسجين كجزيء مهم لقبول الإلكترونات في التنفس الخلوي ، وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي يتم من خلالها تحويل الطعام إلى طاقة. في حالة عدم وجود الأكسجين ، يستخدم التنفس الخلوي جزيئات بديلة ، مثل النترات والكبريتات والكبريت والفومارات. أو قد يستخدم الكائن الحي عملية مختلفة تمامًا لتوليد الطاقة: التخمير. ومع ذلك ، فإن التخمر أقل كفاءة بكثير من التنفس الخلوي.

تشمل الأمثلة على البيئات اللاهوائية التربة والطين والأمعاء الداخلية لحيوانات معينة والفتحات الحرارية المائية في أعماق البحار. هذه الأماكن ، في الواقع ، ليست خالية من الحياة. لكن الحياة التي توجد عادة هناك صغيرة ، وغالبًا ما تكون أحادية الخلية وقاسية.

بعض بكتيريا متعددة الاستخدامات يمكنهم استخدام الأكسجين لتوليد الطاقة عندما يكون متاحًا ، لكن يمكنهم التبديل إلى طريقة أخرى للتنفس الخلوي في ظل الظروف اللاهوائية. تسمى هذه اختياري بكتيريا. بالنسبة لبعض هذه البكتيريا ، يتباطأ النمو بشكل ملحوظ عندما تملي البيئة عليها التحول للاعتماد على التنفس الخلوي اللاهوائي الأقل كفاءة.

في المقابل، بشكل غير هوائي لا يمكن للبكتيريا البقاء على قيد الحياة إذا كان الأكسجين موجودًا على الإطلاق. توجد اللاهوائية الملزمة بشكل شائع في جسم الإنسان ، بما في ذلك الفم والجهاز الهضمي ، ويمكن أن تسبب المرض أو العدوى. على سبيل المثال، البورفيروموناس يمكن أن يؤدي إلى نوع من الالتهاب الرئوي أو التهاب اللثة (التهاب اللثة). وفي الوقت نفسه ، يمكن أن تسبب أنواع المطثيات ، في ظل ظروف لاهوائية صارمة ، الغرغرينا (عدوى تصيب أنسجة العضلات المرتبطة بالجروح المفتوحة).

تتراوح البكتيريا اللاهوائية الأخرى في مكان ما بينهما - يمكنها تحمل بعض الأكسجين ، ولكن فقط بتركيزات معينة. اتصلت في بعض الأحيان الهوائية البكتيريا ، هذه البكتيريا لا تموت على الفور في وجود الأكسجين ، ولكن لا يمكنها استخدامها في التنفس الخلوي. بدلا من ذلك يستخدمون التخمر لتوليد الطاقة.

ليست كل أشكال الحياة في الظروف اللاهوائية عبارة عن بكتيريا. بطيئات المشية ، المعروفة أيضًا باسم دب الماء ، هي كائن حي بحجم مليمتر واحد يمكنه تحمل ليس فقط نقص الأكسجين ، ولكن أيضًا نقص في الماء ، ودرجات الحرارة القصوى (مئات الدرجات فوق أو تحت الصفر) ، والانغماس في كحول مغلي ، والتعرض للإشعاع ، وحتى قضاء إجازة في الفضاء. جزء من كيفية القيام بهذه المآثر هو إغلاق وظائفها الحيوية مؤقتًا للراحة في حالة من الرسوم المتحركة المعلقة ، على غرار الطريقة التي قد تدخل بها الحيوانات الأخرى في السبات الشتوي. ومع ذلك ، يمكن أن تظل بطيئات المشية على هذا النحو لعقود حتى تصبح الظروف أكثر ملاءمة.

غالبًا ما توجد البكتيريا اللاهوائية في التربة ويمكن أن تكون مفيدة بشكل خاص للتسميد اللاهوائي - حيث تُترك بقايا الطعام والمواد العضوية الأخرى في بيئة مغلقة لتتحلل إلى غنية بالمغذيات سماد. قد يستخدم الشخص الذي يتطلع إلى تجنب الروائح الكريهة للسماد الطازج في فناء منزله هذه الطريقة للسماح للبكتيريا اللاهوائية بتفكيك فضلات طعامهم. يخلق السماد اللاهوائي بيئة شديدة الحموضة تشبه إلى حد كبير معدة الإنسان داخل أي صندوق أو كيس يحتوي على السماد.

وظيفة أخرى مهمة تقوم بها البكتيريا المتخصصة في البيئات اللاهوائية هي النترجة. هذه هي العملية التي يتم من خلالها دمج غاز النيتروجين في المادة الصلبة. لأن النباتات تحتاج إلى الوصول إلى النيتروجين من جذورها من أجل النمو ، تؤدي البكتيريا اللاهوائية في التربة دور مهم في صناعة الأسمدة الفعالة والسماح للنيتروجين بالانتشار في جميع أنحاء بيئة.