Hvad er et anaerobt miljø?

Det kan være rart at forestille sig, at et anaerobt miljø er et sted, hvor ingen træner. Men nej, det er ikke, hvad det er!

TL; DR (for lang; Har ikke læst)

Et anaerobt miljø mangler ilt.

Anaerob betyder "uden ilt", og det er det modsatte af aerobt. Så et miljø med anaerobe forhold er netop det - et sted, der mangler ilt, som mennesker, giraffer, fisk og meget andet liv på jorden har brug for for at overleve.

Disse organismer bruger ilt som et vigtigt molekyle til at acceptere elektroner i cellulær respiration, den række af kemiske reaktioner, hvormed mad omdannes til energi. I mangel af ilt bruger cellulær respiration alternative molekyler, såsom nitrat, sulfat, svovl og fumarat. Eller en organisme bruger muligvis en helt anden proces til generering af energi: gæring. Fermentering er imidlertid langt mindre effektiv end cellulær respiration.

Eksempler på anaerobe miljøer inkluderer jord og mudder, visse dyrs indre tarme og hydrotermiske åbninger dybt under havet. Disse steder er faktisk ikke blottet for liv. Men det liv, der typisk findes der, er lille, ofte encellet og hårdfør.

Nogle bakterie er alsidige; de kan bruge ilt til at producere energi, når den er tilgængelig, men de kan skifte til en anden metode til cellulær respiration under anaerobe forhold. Disse kaldes fakultativ bakterie. For nogle af disse bakterier sænkes væksten markant, når miljøet dikterer, at de skal skifte for at stole på mindre effektiv anaerob cellulær respiration.

I modsætning, skråt anaerob bakterier kan ikke overleve, hvis ilt overhovedet findes. Obligatoriske anaerober findes almindeligvis i menneskekroppen, herunder i munden og mave-tarmkanalen, og de kan forårsage sygdom eller infektion. For eksempel, Porphyromonas kan føre til en type lungebetændelse eller periodontitis (en tandkødsbetændelse). I mellemtiden kan Clostridium-arten under strengt anaerobe forhold forårsage koldbrand (en infektion i muskelvæv forbundet med åbne sår).

Andre anaerobe bakterier ligger et sted imellem - de tåler ilt, men kun ved bestemte koncentrationer. Nogle gange kaldet aerotolerant bakterier, disse bakterier dør ikke straks i nærvær af ilt, men de kan heller ikke bruge det i cellulær respiration. I stedet bruger de gæring til at generere energi.

Ikke alt liv under anaerobe forhold er en bakterie. Tardigrade, også kendt som en vandbjørn, er en millimeter størrelse organisme, der ikke kun kan modstå iltmangel, men også en mangel på vand, ekstreme temperaturer (hundreder af grader over eller under nul), nedsænket i kogende alkohol, strålingseksponering og endda en ferie i plads. En del af, hvordan det kan udføre disse bedrifter, er ved midlertidigt at lukke dets vitale funktioner for at hvile i en tilstand af suspenderet animation, ligesom hvordan andre dyr kan dvale i vinteren. Tardigraden kan dog forblive sådan i årtier, indtil forholdene bliver mere gunstige.

Anaerobe bakterier findes ofte i jord og kan være særligt nyttige til anaerob kompostering - hvor madrester og andre organiske materialer efterlades i et lukket miljø for at nedbrydes til næringsrige gødning. En person, der ønsker at undgå den ubehagelige lugt af frisk kompost i deres have, kan bruge denne metode til at lade anaerobe bakterier nedbryde deres madspild. Anaerob kompostering skaber et meget surt miljø, ligesom en menneskelig mave inde i, hvad som helst beholder eller pose, der holder komposten.

Et andet vigtigt job, der finder sted af specialiserede bakterier i anaerobe miljøer, er nitrifikation. Dette er den proces, hvorved nitrogengas inkorporeres i fast stof. Fordi planter har brug for at få adgang til kvælstof fra deres rødder for at vokse, udfører anaerobe bakterier i jorden en vigtig rolle i fremstilling af effektive gødninger og til at lade kvælstof cirkulere i hele området miljø.