Mikä on anaerobinen ympäristö?

Voisi olla mukavaa kuvitella, että anaerobinen ympäristö on paikka, jossa kukaan ei harjoita. Mutta ei, se ei ole mitä se on!

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Anaerobisessa ympäristössä ei ole happea.

Anaerobinen tarkoittaa "ilman happea", ja se on päinvastainen aerobiselle. Joten ympäristö, jossa on anaerobisia olosuhteita, on juuri sitä - paikka, josta puuttuu happea, jonka ihmiset, kirahvit, kalat ja paljon muuta elämää maapallolla tarvitsevat hengissä.

Nämä organismit käyttävät happea tärkeänä molekyylinä hyväksyäkseen elektroneja soluhengityksessä, kemiallisten reaktioiden sarjassa, jolla ruoka muuttuu energiaksi. Hapen puuttuessa soluhengityksessä käytetään vaihtoehtoisia molekyylejä, kuten nitraatti, sulfaatti, rikki ja fumaraatti. Tai organismi voi käyttää täysin erilaista prosessia energian tuottamiseen: käyminen. Käyminen on kuitenkin paljon vähemmän tehokasta kuin soluhengitys.

Esimerkkejä anaerobisista ympäristöistä ovat maaperä ja muta, tiettyjen eläinten sisäsuolet ja hydrotermiset tuuletusaukot syvällä meren alla. Nämä paikat eivät itse asiassa ole vailla elämää. Mutta siellä tyypillisesti elämä on pieni, usein yksisoluinen ja kestävä.

Jonkin verran bakteerit ovat monipuolisia; he voivat käyttää happea energian tuottamiseen, kun sitä on saatavilla, mutta he voivat siirtyä toiseen soluhengitysmenetelmään anaerobisissa olosuhteissa. Näitä kutsutaan fakultatiivinen bakteerit. Joillekin näistä bakteereista kasvu hidastuu merkittävästi, kun ympäristö määrää, että niiden on vaihdettava turvautumaan vähemmän tehokkaaseen anaerobiseen soluhengitykseen.

Verrattuna, vinosti anaerobinen bakteerit eivät voi selviytyä, jos happea on ollenkaan. Pakollisia anaerobeja esiintyy yleisesti ihmiskehossa, mukaan lukien suussa ja ruoansulatuskanavassa, ja ne voivat aiheuttaa sairauksia tai infektioita. Esimerkiksi, Porphyromonas voi johtaa tietyntyyppiseen keuhkokuumeeseen tai parodontiittiin (ikenetulehdus). Samaan aikaan Clostridium-lajit voivat tiukasti anaerobisissa olosuhteissa aiheuttaa gangreenin (avoimiin haavoihin liittyvä lihaskudosten infektio).

Muut anaerobiset bakteerit vaihtelevat jossain välissä - ne sietävät jonkin verran happea, mutta vain tietyillä pitoisuuksilla. Joskus kutsutaan aerotoleranssi bakteerit, nämä bakteerit eivät kuole välittömästi hapen läsnä ollessa, mutta eivät myöskään voi käyttää sitä soluhengityksessä. Sen sijaan he käyttävät fermentointia energian tuottamiseen.

Kaikki elämä anaerobisissa olosuhteissa ei ole bakteeri. Tardigrade, joka tunnetaan myös vesikaruna, on millimetrin kokoinen organismi, joka kestää hapen puutteen lisäksi myös vesi, äärimmäiset lämpötilat (satoja astetta yli tai alle nollan), upottaminen kiehuvaan alkoholiin, säteilyaltistus ja jopa loma tilaa. Osa siitä, miten se voi tehdä nämä varoitukset, on sulkemalla väliaikaisesti sen elintärkeät toiminnot lepäämään keskeytetyn animaation tilassa, samalla tavalla kuin muut eläimet voivat lepotilaan talveksi. Tardigrade voi kuitenkin pysyä tällä tavalla vuosikymmenien ajan, kunnes olosuhteet muuttuvat suotuisammiksi.

Anaerobisia bakteereja esiintyy usein maaperässä, ja ne voivat olla erityisen hyödyllisiä anaerobisessa kompostoinnissa - missä ruokaromut ja muut orgaaniset materiaalit jätetään suljetussa ympäristössä hajoamaan ravinteiksi lannoite. Joku, joka haluaa välttää pihalla olevan tuoreen kompostin hajuja, voi käyttää tätä menetelmää anaerobisten bakteerien hajottamiseksi ruokajätteensä. Anaerobinen kompostointi luo erittäin hapan ympäristön, aivan kuten ihmisen vatsa, missä tahansa astiassa tai pussissa, joka pitää kompostia.

Toinen tärkeä työ, jonka erikoistuneet bakteerit suorittavat anaerobisissa ympäristöissä, on nitrifikaatio. Tämä on prosessi, jossa typpikaasu sisällytetään kiinteään aineeseen. Koska kasvien on päästävä typpeä juuristaan ​​voidakseen kasvaa, maaperässä toimivat anaerobiset bakteerit tärkeä rooli tehokkaiden lannoitteiden valmistuksessa ja typen kiertämisessä koko alueella ympäristössä.