Какво е анаеробна среда?

Може би е хубаво да си представим, че анаеробната среда е място, където никой не тренира. Но не, не е това!

TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)

В анаеробна среда липсва кислород.

Анаеробното означава „без кислород“ и е противоположно на аеробното. Така че среда с анаеробни условия е точно това - място без кислород, от което хората, жирафите, рибите и много други животни на Земята се нуждаят, за да оцелеят.

Тези организми използват кислорода като важна молекула, за да приемат електрони в клетъчното дишане, поредицата от химични реакции, чрез които храната се превръща в енергия. При липса на кислород клетъчното дишане използва алтернативни молекули, като нитрат, сулфат, сяра и фумарат. Или организмът може да използва съвсем различен процес на генериране на енергия: ферментация. Ферментацията обаче е далеч по-малко ефективна от клетъчното дишане.

Примерите за анаеробна среда включват почва и кал, вътрешните черва на определени животни и хидротермални отвори дълбоко под морето. Всъщност тези места не са лишени от живот. Но животът, който обикновено съществува там, е малък, често едноклетъчен и издръжлив.

Някои бактерии са универсални; те могат да използват кислород, за да произвеждат енергия, когато тя е на разположение, но могат да преминат към друг метод на клетъчно дишане при анаеробни условия. Те се наричат факултативна бактерии. За някои от тези бактерии растежът се забавя значително, когато околната среда диктува, че те трябва да преминат, за да разчитат на по-малко ефективно анаеробно клетъчно дишане.

За разлика, косо анаеробни бактериите не могат да оцелеят, ако изобщо има кислород. Задължителните анаероби често се срещат в човешкото тяло, включително в устата и стомашно-чревния тракт, и могат да причинят заболяване или инфекция. Например, Порфиромонас може да доведе до вид пневмония или пародонтоза (възпаление на венците). Междувременно видовете Clostridium при строго анаеробни условия могат да причинят гангрена (инфекция на мускулните тъкани, свързана с отворени рани).

Други анаеробни бактерии варират някъде между тях - те могат да понасят малко кислород, но само при определени концентрации. Понякога се обажда аеротолерантен бактерии, тези бактерии не умират незабавно в присъствието на кислород, но нито могат да го използват при клетъчно дишане. Вместо това те използват ферментация, за да генерират енергия.

Не всеки живот в анаеробни условия е бактерия. Tardigrade, известен още като водна мечка, е един милиметър организъм, който може да издържи не само на липса на кислород, но и на липса на вода, екстремни температури (стотици градуси над или под нулата), потапяне във врящ алкохол, излагане на радиация и дори почивка в пространство. Част от това как може да направи тези подвизи е чрез временно изключване на своите жизненоважни функции за почивка в състояние на спряна анимация, подобно на това как други животни могат да хибернират през зимата. Въпреки това, тардиградата може да остане такава в продължение на десетилетия, докато условията станат по-благоприятни.

Анаеробните бактерии често се намират в почвите и могат да бъдат особено полезни за анаеробно компостиране - къде остатъци от храна и други органични материали се оставят в запечатана среда, за да се разпаднат на богати на хранителни вещества тор. Някой, който иска да избегне гнилостните миризми на пресен компост в двора си, може да използва този метод, като остави анаеробните бактерии да разграждат хранителните си отпадъци. Анаеробното компостиране създава силно киселинна среда, подобна на човешкия стомах, в който и да е контейнер или торбичка, в която се съхранява компостът.

Друга важна работа, която се извършва от специализирани бактерии в анаеробна среда, е нитрификацията. Това е процесът, при който азотният газ се включва в твърдо вещество. Тъй като растенията трябва да имат достъп до азот от корените си, за да растат, анаеробните бактерии в почвата се представят важна роля при вземането на ефективни торове и позволява на азота да циркулира из целия околен свят.