Che cos'è un ambiente anaerobico?

Potrebbe essere bello immaginare che un ambiente anaerobico sia un luogo dove nessuno si esercita. Ma no, non è quello che è!

TL; DR (troppo lungo; non ho letto)

Un ambiente anaerobico manca di ossigeno.

Anaerobico significa "senza ossigeno" ed è l'opposto di aerobico. Quindi un ambiente con condizioni anaerobiche è proprio questo: un luogo privo di ossigeno di cui umani, giraffe, pesci e molte altre forme di vita sulla Terra hanno bisogno per sopravvivere.

Questi organismi utilizzano l'ossigeno come molecola importante per accettare gli elettroni nella respirazione cellulare, la serie di reazioni chimiche mediante le quali il cibo viene convertito in energia. In assenza di ossigeno, la respirazione cellulare utilizza molecole alternative, come nitrato, solfato, zolfo e fumarato. Oppure un organismo potrebbe utilizzare un processo completamente diverso per generare energia: fermentazione. La fermentazione, tuttavia, è molto meno efficiente della respirazione cellulare.

Esempi di ambienti anaerobici includono suolo e fango, le viscere interne di alcuni animali e bocche idrotermali in profondità sotto il mare. Questi luoghi non sono, infatti, privi di vita. Ma la vita che tipicamente esiste lì è piccola, spesso unicellulare e resistente.

Alcuni batteri sono versatili; possono utilizzare l'ossigeno per produrre energia quando è disponibile, ma possono passare a un altro metodo di respirazione cellulare in condizioni anaerobiche. Questi sono chiamati facoltativo batteri. Per alcuni di questi batteri, la crescita rallenta in modo significativo quando l'ambiente impone che debbano fare affidamento su una respirazione cellulare anaerobica meno efficiente.

In contrasto, obliquamente anaerobico i batteri non possono sopravvivere se l'ossigeno è presente. Gli anaerobi obbligati si trovano comunemente nel corpo umano, anche nella bocca e nel tratto gastrointestinale, e possono causare malattie o infezioni. Per esempio, Porphyromonas può portare a un tipo di polmonite o parodontite (un'infiammazione delle gengive). Nel frattempo le specie Clostridium, in condizioni strettamente anaerobiche, possono causare cancrena (un'infezione dei tessuti muscolari associata a ferite aperte).

Altri batteri anaerobici vanno da qualche parte nel mezzo: possono tollerare un po' di ossigeno, ma solo a determinate concentrazioni. A volte chiamato aerotollerante batteri, questi batteri non muoiono immediatamente in presenza di ossigeno, ma nemmeno possono usarlo nella respirazione cellulare. Invece usano la fermentazione per generare energia.

Non tutta la vita in condizioni anaerobiche è un batterio. Il tardigrado, noto anche come orso acquatico, è un organismo di dimensioni millimetriche in grado di sopportare non solo una mancanza di ossigeno, ma anche una mancanza di acqua, temperature estreme (centinaia di gradi sopra o sotto lo zero), essere immersi in alcool bollente, esposizione alle radiazioni e persino una vacanza in spazio. Parte di come può fare queste imprese è chiudere temporaneamente le sue funzioni vitali per riposare in uno stato di animazione sospesa, in modo simile a come altri animali possono andare in letargo per l'inverno. Il tardigrado, tuttavia, può rimanere così per decenni fino a quando le condizioni non diventano più favorevoli.

I batteri anaerobici si trovano spesso nel suolo e possono essere particolarmente utili per il compostaggio anaerobico, dove gli avanzi di cibo e altri materiali organici vengono lasciati in un ambiente sigillato per essere scomposti in sostanze nutritive fertilizzante. Qualcuno che cerca di evitare gli odori putridi del compost fresco nel proprio giardino potrebbe usare questo metodo per lasciare che i batteri anaerobici distruggano i loro rifiuti alimentari. Il compostaggio anaerobico crea un ambiente altamente acido molto simile a uno stomaco umano all'interno di qualsiasi bidone o borsa che contiene il compost.

Un altro importante lavoro svolto da batteri specializzati in ambienti anaerobici è la nitrificazione. Questo è il processo mediante il quale il gas azoto viene incorporato nella materia solida. Poiché le piante hanno bisogno di accedere all'azoto dalle loro radici per crescere, i batteri anaerobi nel suolo funzionano un ruolo importante nella produzione di fertilizzanti efficaci e nel consentire la circolazione dell'azoto in tutto il ambiente.