Mis on anaeroobne keskkond?

Võib-olla oleks tore ette kujutada, et anaeroobne keskkond on koht, kus keegi ei tee trenni. Aga ei, see pole see, mis see on!

TL; DR (liiga pikk; Ei lugenud)

Anaeroobses keskkonnas puudub hapnik.

Anaeroobne tähendab "ilma hapnikuta" ja see on vastupidine aeroobsele. Niisiis on anaeroobsete tingimustega keskkond just see - koht, kus puudub hapnik, mida ellujäämiseks vajavad inimesed, kaelkirjakud, kalad ja palju muud Maa elu.

Need organismid kasutavad hapnikku olulise molekulina, et aktsepteerida rakkude hingamisel elektrone - keemiliste reaktsioonide seeriat, mille käigus toit muundatakse energiaks. Hapniku puudumisel kasutatakse rakuhingamisel alternatiivseid molekule, nagu nitraat, sulfaat, väävel ja fumaraat. Või organism võib energia tootmiseks kasutada hoopis teistsugust protsessi: käärimine. Fermentatsioon on aga palju vähem efektiivne kui rakuhingamine.

Anaeroobsete keskkondade näited hõlmavad mulda ja muda, teatud loomade sisemisi sisikondi ja sügaval mere all olevaid hüdrotermilisi ventilatsiooniavasid. Need kohad pole tegelikult eluvabad. Kuid tavaliselt seal eksisteeriv elu on väike, sageli üherakuline ja vastupidav.

Mõned bakterid on mitmekülgsed; nad saavad kasutada energia saamiseks hapnikku, kui see on saadaval, kuid saavad anaeroobsetes tingimustes üle minna mõnele muule rakuhingamise meetodile. Neid nimetatakse fakultatiivne bakterid. Mõne nimetatud bakteri puhul aeglustub kasv märkimisväärselt, kui keskkond nõuab, et nad peavad lülituma vähemtõhusale anaeroobsele rakuhingamisele.

Seevastu viltu anaeroobne bakterid ei suuda ellu jääda, kui hapnikku on üldse läheduses. Kohustuslikke anaeroobe leidub tavaliselt inimkehas, sealhulgas suus ja seedetraktis, ning need võivad põhjustada haigusi või nakkusi. Näiteks, Porphyromonas võib põhjustada teatud tüüpi kopsupõletikku või parodontiiti (igemepõletikku). Vahepeal võivad Clostridium'i liigid rangelt anaeroobsetes tingimustes põhjustada gangreeni (lihaskoe infektsioon, mis on seotud avatud haavadega).

Teised anaeroobsed bakterid jäävad kuskile nende vahepeale - nad taluvad küll mõnda hapnikku, kuid ainult teatud kontsentratsioonides. Mõnikord kutsutakse aerotolerantne bakterid, need bakterid ei sure kohe hapniku juuresolekul, kuid nad ei saa seda rakulises hingamisel kasutada. Selle asemel kasutavad nad energia saamiseks käärimist.

Mitte kogu elu anaeroobsetes tingimustes ei ole bakter. Tardigrade, tuntud ka kui vesikaru, on ühe millimeetri suurune organism, mis talub lisaks hapnikupuudusele ka hapnikupuudust. vesi, ekstreemsed temperatuurid (sadu kraadi üle või alla nulli), sukeldumine keeva alkoholiga, kiiritusoht ja isegi puhkus ruumi. Osa sellest, kuidas ta neid fetše teha suudab, on ajutiste elulülituste ajutine sulgemine, et puhata peatatud animatsioonis, sarnaselt sellele, kuidas teised loomad võivad talveks talveunne jääda. Tardigrade võib aga jääda selliseks aastakümneteks, kuni tingimused muutuvad soodsamaks.

Anaeroobseid baktereid leidub sageli mullas ja need võivad olla eriti kasulikud anaeroobse kompostimise jaoks - kus toidujäägid ja muud orgaanilised materjalid jäetakse suletud keskkonda, et laguneda toitaineterikkaks väetis. Keegi, kes soovib vältida oma õue mädanenud värske komposti lõhna, võib kasutada seda meetodit, et anaeroobsed bakterid saaksid oma toidujäätmeid lagundada. Anaeroobne kompostimine loob ülimalt happelise keskkonna, nagu inimese kõht, ükskõik millises prügikastis või kotis komposti hoiab.

Teine oluline töö, mida anaeroobsetes keskkondades teevad spetsialiseerunud bakterid, on nitrifikatsioon. See on protsess, mille käigus gaasiline lämmastik ühendatakse tahkesse ainesse. Kuna taimed peavad kasvamiseks juurte juurest lämmastikule ligi pääsema, toimivad mullas olevad anaeroobsed bakterid oluline roll tõhusate väetiste valmistamisel ja lämmastiku kogu tsirkuleerimisel keskkond.