Co je to anaerobní prostředí?

Bylo by hezké si představit, že anaerobní prostředí je místo, kde nikdo necvičí. Ale ne, to není ono!

TL; DR (příliš dlouhý; Nečetl)

V anaerobním prostředí chybí kyslík.

Anaerobní znamená „bez kyslíku“ a je opakem aerobního. Prostředí s anaerobními podmínkami je tedy právě to - místo bez kyslíku, které lidé, žirafy, ryby a mnoho dalšího na Zemi potřebují k přežití.

Tyto organismy používají kyslík jako důležitou molekulu k přijímání elektronů v buněčném dýchání, což je řada chemických reakcí, při nichž se jídlo přeměňuje na energii. Při absenci kyslíku používá buněčné dýchání alternativní molekuly, jako je dusičnan, síran, síra a fumarát. Nebo může organismus použít zcela jiný proces výroby energie: kvašení. Fermentace je však mnohem méně účinná než buněčné dýchání.

Mezi příklady anaerobního prostředí patří půda a bahno, vnitřní vnitřnosti určitých zvířat a hydrotermální průduchy hluboko pod mořem. Tato místa nejsou ve skutečnosti bez života. Ale život, který tam obvykle existuje, je malý, často jednobunkový a vytrvalý.

Nějaký bakterie jsou univerzální; mohou využívat kyslík k výrobě energie, když je k dispozici, ale mohou přejít na jinou metodu buněčného dýchání za anaerobních podmínek. Tito se nazývají fakultativní bakterie. U některých z těchto bakterií růst významně zpomaluje, když prostředí diktuje, že se musí přepnout, aby se spoléhaly na méně efektivní anaerobní buněčné dýchání.

V porovnání, šikmo anaerobní bakterie nemohou přežít, pokud je vůbec kyslík. Povinné anaeroby se běžně vyskytují v lidském těle, včetně v ústech a GI traktu, a mohou způsobit onemocnění nebo infekci. Například, Porfyromonas může vést k určitému druhu zápalu plic nebo periodontitidě (zánět dásní). Mezitím může druh Clostridium za přísně anaerobních podmínek způsobit gangrénu (infekce svalových tkání spojená s otevřenými ranami).

Jiné anaerobní bakterie se pohybují někde mezi nimi - mohou tolerovat určitý kyslík, ale pouze v určitých koncentracích. Někdy se nazývá aerotolerant bakterie, tyto bakterie neumírají okamžitě v přítomnosti kyslíku, ale nemohou je také použít v buněčném dýchání. Místo toho k výrobě energie používají fermentaci.

Ne celý život v anaerobních podmínkách je bakterie. Tardigráda, známá také jako vodní medvěd, je jeden milimetr velký organismus, který vydrží nejen nedostatek kyslíku, ale také nedostatek voda, extrémní teploty (stovky stupňů nad nebo pod nulou), ponoření do vroucího alkoholu, ozáření a dokonce i dovolená v prostor. Součástí toho, jak dokáže tyto výkony, je dočasné vypnutí jeho životně důležitých funkcí, aby mohli odpočívat ve stavu pozastavené animace, podobně jako mohou ostatní zvířata přezimovat na zimu. Tardigrade však může takto zůstat po celá desetiletí, dokud se podmínky nestanou příznivějšími.

Anaerobní bakterie se často nacházejí v půdách a mohou být obzvláště užitečné pro anaerobní kompostování - kde zbytky potravin a jiné organické materiály jsou ponechány v uzavřeném prostředí, aby se rozložily na živiny bohaté hnojivo. Někdo, kdo se chce vyhnout hnilobným pachům čerstvého kompostu ve svém dvoře, by mohl použít tuto metodu, jak nechat anaerobní bakterie rozkládat svůj potravinový odpad. Anaerobní kompostování vytváří vysoce kyselé prostředí podobné lidskému žaludku uvnitř jakéhokoli koše nebo sáčku, který drží kompost.

Další důležitou prací, kterou provádějí specializované bakterie v anaerobním prostředí, je nitrifikace. Jedná se o proces, kterým se plynný dusík začleňuje do pevné hmoty. Protože rostliny potřebují pro svůj růst přístup k dusíku ze svých kořenů, fungují anaerobní bakterie v půdě důležitou roli při výrobě účinných hnojiv a umožnění cirkulace dusíku po celé EU životní prostředí.