Eigenschaften anaerober Arten

„Anaerob“ bedeutet „ohne Sauerstoffstoffwechsel“. Die meisten vielzelligen Organismen haben einige Zellen, wie beispielsweise Muskelzellen, die zu einem vorübergehenden anaeroben Stoffwechsel fähig sind. Andere Organismen, die fakultativen Anaerobier, können unter besonderen Umständen vorübergehend in einer anaeroben Umgebung überleben. Echte oder obligate anaerobe Spezies müssen in einer sauerstofffreien Umgebung bleiben, um zu überleben.

Obligate Anaerobier zeichnen sich durch zwei Hauptmerkmale aus: Sie verstoffwechseln ohne Sauerstoff und Sauerstoff ist für sie giftig. Der Sauerstoffmetabolismus ist ein komplizierter, mehrphasiger Prozess, der eine Reihe potenziell toxischer Nebenprodukte, einschließlich Wasserstoffperoxid, erzeugt. Aerobe Zellen haben viele schützende Anpassungen entwickelt, um diese Toxine in harmlose Endprodukte abzubauen. Anaerobe Arten nicht. In Gegenwart von Sauerstoff werden sie durch diese intrazellulären Toxine bald tödlich vergiftet.

Anaerobe Spezies sind auf den Fermentationsmetabolismus angewiesen. In aeroben Zellen wird Glukose mit Hilfe von Sauerstoffmolekülen in den primären zellulären Brennstoff Adenosintriphosphat oder ATP umgewandelt. Nicht so bei anaeroben Arten. In anaeroben Zellen stoppt der Glukosestoffwechsel bei der Bildung von sekundären Verbindungen oder Fermentationsprodukten – Abfallprodukten, normalerweise Alkoholen, die die Zellen ausscheiden müssen. Im Vergleich zum aeroben Stoffwechsel ist die Fermentation nicht sehr effizient – ​​anaerobe Zellen produzieren nur zwei Moleküle ATP-Brennstoff für jedes Molekül aufgenommener Glukose, während aerobe Zellen 38 produzieren.

Trotz seiner scheinbaren Ineffizienz ermöglicht der Fermentationsmetabolismus anaeroben Arten, in einigen der extremsten Umgebungen der Erde zu leben. Jeder von ihnen bewohnt normalerweise eine hochspezialisierte, sauerstofffreie Umgebung, wie beispielsweise tiefes Ozeanwasser, unbelichtete Erde oder Tierdärme. Da ihr Überleben und Wachstum von der Abwesenheit von Sauerstoff abhängt, können sie sich schnell vermehren, wenn sie in eine stabile, sauerstofffreie Umgebung eingeführt werden. Viele anaerobe Arten, die in ihrem natürlichen Lebensraum harmlos sind, werden zu gefährlichen Krankheitserregern, wenn sie in einen unnatürlichen wie menschliches Gewebe eingebracht werden.

Zu den anaeroben Arten gehören methanproduzierende Archaeen – einzellige Organismen ohne Kerne, die auf die Ursprünge des Lebens auf der Erde zurückgehen. Viele Bakterien sind auch anaerob, einschließlich der Bacilli-Gruppen Bacilli, Fusobacterium, Clostridium und Actinomyces, und die Veillonella der Cocci-Gruppe und einige Streptokokken. Während einige normalerweise friedlich im Boden oder im Tierdarm leben, gedeihen sie in Bereichen mit verengtem Blut und Gewebenekrose, wo sie tödliche Infektionen hervorrufen können. Anaerobe Protozoen umfassen viele gastrointestinale Parasiten und symbiotische gastrointestinale Organismen, einschließlich solcher, die Termiten und Rindern ermöglichen, Zellulose zu verdauen. Es gibt sogar einige anaerobe vielzellige Tiere, die zum Stamm der Loricifera gehören. Diese winzigen Wesen wurden zuerst in einem tiefen Meeresgraben entdeckt und leben in Meeressedimenten, wo sie ihr ganzes Leben in Abwesenheit von Sauerstoff verbringen.