Caratteristiche delle specie anaerobiche

"Anaerobico" significa "senza metabolismo dell'ossigeno". La maggior parte degli organismi multicellulari ha alcune cellule, come le cellule muscolari, capaci di un metabolismo anaerobico temporaneo. Altri organismi, gli anaerobi facoltativi, possono sopravvivere temporaneamente in un ambiente anaerobico in circostanze speciali. Le specie anaerobiche vere o obbligate devono rimanere in un ambiente privo di ossigeno per sopravvivere.

Gli anaerobi obbligati sono definiti da due caratteristiche principali: metabolizzano senza ossigeno e l'ossigeno è velenoso per loro. Il metabolismo dell'ossigeno è un processo complicato e multifase che genera una serie di sottoprodotti potenzialmente tossici, incluso il perossido di idrogeno. Le cellule aerobiche hanno sviluppato molti adattamenti protettivi per scomporre queste tossine in prodotti finali innocui. Le specie anaerobiche no. In presenza di ossigeno, vengono presto fatalmente avvelenati da queste tossine intracellulari.

Le specie anaerobiche si basano sul metabolismo della fermentazione. Nelle cellule aerobiche, il glucosio viene trasformato nel combustibile cellulare primario, adenosina trifosfato o ATP, con l'ausilio di molecole di ossigeno. Non così nelle specie anaerobiche. Nelle cellule anaerobiche, il metabolismo del glucosio si ferma alla formazione di composti secondari, o prodotti di fermentazione, prodotti di scarto, solitamente alcoli, che le cellule devono espellere. Rispetto al metabolismo aerobico, la fermentazione non è molto efficiente: le cellule anaerobiche producono solo due molecole di carburante ATP per ogni molecola di glucosio ingerito, mentre le cellule aerobiche ne producono 38.

Nonostante la sua apparente inefficienza, il metabolismo della fermentazione consente alle specie anaerobiche di vivere in alcuni degli ambienti più estremi della Terra. Ognuno normalmente occupa un ambiente altamente specializzato e privo di ossigeno, come l'acqua dell'oceano profondo, il suolo non esposto o l'intestino di animali. Poiché la loro sopravvivenza e crescita dipendono dall'assenza di ossigeno, possono replicarsi rapidamente se introdotti in un ambiente stabile e privo di ossigeno. Molte specie anaerobiche che sono innocue nel loro habitat naturale diventano agenti patogeni pericolosi quando introdotte in uno innaturale, come il tessuto umano.

Le specie anaerobiche includono gli archaea produttori di metano, organismi unicellulari senza nuclei che risalgono alle origini della vita sulla Terra. Molti batteri sono anche anaerobi, inclusi i batterioidi, il fusobatterio, il clostridium e gli actinomices del gruppo Bacilli, la veillonella del gruppo Cocchi e alcuni streptococchi. Mentre alcuni normalmente esistono pacificamente nel suolo o nelle viscere degli animali, prosperano in aree di sangue ristretto e necrosi dei tessuti, dove possono produrre infezioni fatali. I protozoi anaerobici includono molti parassiti gastrointestinali e organismi gastrointestinali simbionti, compresi quelli che consentono alle termiti e ai bovini di digerire la cellulosa. Ci sono anche alcuni animali multicellulari anaerobi, membri del phylum Loricifera. Scoperti per la prima volta in una fossa oceanica profonda, questi minuscoli esseri vivono nei sedimenti oceanici, dove conducono tutta la loro vita in assenza di ossigeno.