Was ist eine anaerobe Umgebung?

Es könnte schön sein, sich vorzustellen, dass eine anaerobe Umgebung ein Ort ist, an dem niemand trainiert. Aber nein, das ist es nicht!

TL; DR (zu lang; nicht gelesen)

In einer anaeroben Umgebung fehlt Sauerstoff.

Anaerob bedeutet „ohne Sauerstoff“ und ist das Gegenteil von aerob. Eine Umgebung mit anaeroben Bedingungen ist also genau das – ein Ort ohne Sauerstoff, den Menschen, Giraffen, Fische und viele andere Lebewesen auf der Erde zum Überleben brauchen.

Diese Organismen verwenden Sauerstoff als wichtiges Molekül, um Elektronen bei der Zellatmung aufzunehmen, der Reihe chemischer Reaktionen, durch die Nahrung in Energie umgewandelt wird. In Abwesenheit von Sauerstoff verwendet die Zellatmung alternative Moleküle wie Nitrat, Sulfat, Schwefel und Fumarat. Oder ein Organismus verwendet einen ganz anderen Prozess der Energiegewinnung: Fermentation. Die Fermentation ist jedoch weit weniger effizient als die Zellatmung.

Beispiele für anaerobe Umgebungen sind Erde und Schlamm, die inneren Eingeweide bestimmter Tiere und hydrothermale Quellen tief unter dem Meer. Diese Orte sind in der Tat nicht ohne Leben. Aber das Leben, das dort typischerweise existiert, ist klein, oft einzellig und robust.

Etwas Bakterien sind vielseitig; Sie können Sauerstoff verwenden, um Energie zu gewinnen, wenn er verfügbar ist, aber sie können unter anaeroben Bedingungen auf eine andere Methode der Zellatmung umschalten. Diese nennt man fakultativ Bakterien. Bei einigen dieser Bakterien verlangsamt sich das Wachstum erheblich, wenn die Umgebung es vorschreibt, dass sie auf eine weniger effiziente anaerobe Zellatmung angewiesen sind.

Im Gegensatz, schräg anaerob Bakterien können nicht überleben, wenn überhaupt Sauerstoff vorhanden ist. Obligate Anaerobier kommen häufig im menschlichen Körper vor, einschließlich im Mund und im Magen-Darm-Trakt, und können Krankheiten oder Infektionen verursachen. Beispielsweise, Porphyromonas kann zu einer Art Lungenentzündung oder Parodontitis (einer Zahnfleischentzündung) führen. Inzwischen kann die Clostridium-Art unter streng anaeroben Bedingungen Gangrän (eine Infektion des Muskelgewebes, die mit offenen Wunden verbunden ist) verursachen.

Andere anaerobe Bakterien liegen irgendwo dazwischen – sie vertragen etwas Sauerstoff, aber nur in bestimmten Konzentrationen. Manchmal genannt aerotolerant Bakterien sterben diese Bakterien in Gegenwart von Sauerstoff nicht sofort ab, können ihn aber auch nicht für die Zellatmung verwenden. Stattdessen nutzen sie Fermentation zur Energiegewinnung.

Nicht alles Leben unter anaeroben Bedingungen ist ein Bakterium. Das Bärtierchen, auch Wasserbär genannt, ist ein millimetergroßer Organismus, der nicht nur Sauerstoffmangel, sondern auch Sauerstoffmangel verträgt Wasser, extreme Temperaturen (Hunderte Grad über oder unter Null), Eintauchen in kochenden Alkohol, Strahlenbelastung und sogar ein Urlaub in Platz. Ein Teil dessen, wie es diese Leistungen vollbringen kann, besteht darin, seine lebenswichtigen Funktionen vorübergehend abzuschalten, um sich in einem Zustand der ausgesetzten Animation auszuruhen, ähnlich wie andere Tiere den Winter überwintern können. Das Bärtierchen kann jedoch jahrzehntelang so bleiben, bis die Bedingungen günstiger werden.

Anaerobe Bakterien kommen häufig in Böden vor und können bei der anaeroben Kompostierung besonders hilfreich sein – wo Essensreste und andere organische Materialien werden in einer versiegelten Umgebung belassen, um in nährstoffreiches zu zerfallen Dünger. Jemand, der den fauligen Geruch von frischem Kompost in seinem Garten vermeiden möchte, könnte diese Methode verwenden, um anaerobe Bakterien seine Lebensmittelabfälle abbauen zu lassen. Die anaerobe Kompostierung erzeugt eine stark saure Umgebung, ähnlich wie ein menschlicher Magen in jedem Behälter oder Beutel, der den Kompost enthält.

Eine weitere wichtige Aufgabe, die von spezialisierten Bakterien in anaeroben Umgebungen ausgeführt wird, ist die Nitrifikation. Dies ist der Prozess, bei dem Stickstoffgas in feste Stoffe eingebaut wird. Da Pflanzen zum Wachsen auf Stickstoff von ihren Wurzeln zurückgreifen müssen, leisten anaerobe Bakterien im Boden eine wichtige Rolle bei der Herstellung wirksamer Düngemittel und der Stickstoffzirkulation im gesamten Umgebung.