Kas yra anaerobinė aplinka?

Gali būti malonu įsivaizduoti, kad anaerobinė aplinka yra vieta, kur niekas nesimankština. Bet ne, tai ne tai!

TL; DR (per ilgai; Neskaiciau)

Anaerobinėje aplinkoje trūksta deguonies.

Anaerobinis reiškia „be deguonies“ ir yra priešingas aerobiniam. Taigi aplinka su anaerobinėmis sąlygomis yra būtent tokia - vieta, kur trūksta deguonies, kad išgyventų žmonėms, žirafoms, žuvims ir daugeliui kitų gyvybių Žemėje.

Šie organizmai naudoja deguonį kaip svarbią molekulę, kad priimtų elektronus ląstelių kvėpavimo procese - cheminių reakcijų, kurių metu maistas virsta energija, serija. Trūkstant deguonies, korinio kvėpavimo metu naudojamos alternatyvios molekulės, tokios kaip nitratas, sulfatas, siera ir fumaratas. Arba organizmas gali naudoti visiškai kitokį energijos gamybos procesą: fermentacija. Tačiau fermentacija yra daug mažiau efektyvi nei ląstelių kvėpavimas.

Anaerobinės aplinkos pavyzdžiai yra dirvožemis ir purvas, tam tikrų gyvūnų vidinės žarnos ir giliai po jūra esančios hidroterminės angos. Iš tikrųjų šiose vietose nėra gyvenimo. Tačiau paprastai ten egzistuojantis gyvenimas yra mažas, dažnai vienaląstis ir ištvermingas.

Kai kurie bakterijos yra universalūs; jie gali naudoti deguonį energijai gaminti, kai jos yra, tačiau anaerobinėmis sąlygomis gali pereiti prie kito ląstelių kvėpavimo būdo. Jie vadinami fakultatyvinis bakterijos. Kai kurių iš šių bakterijų augimas žymiai sulėtėja, kai aplinka nurodo, kad jos turi pereiti pasikliauti mažiau efektyviu anaerobiniu ląstelių kvėpavimu.

Priešingai, įstrižai anaerobinis bakterijos negali išgyventi, jei deguonies apskritai yra šalia. Privalomi anaerobai dažniausiai būna žmogaus organizme, įskaitant burną ir virškinimo traktą, ir jie gali sukelti ligą ar infekciją. Pavyzdžiui, Porphyromonas gali sukelti tam tikrą plaučių uždegimą ar periodontitą (dantenų uždegimą). Tuo tarpu Clostridium rūšys griežtai anaerobinėmis sąlygomis gali sukelti gangreną (raumenų audinių infekciją, susijusią su atviromis žaizdomis).

Kitos anaerobinės bakterijos yra kažkur tarp jų - jos gali toleruoti šiek tiek deguonies, tačiau tik esant tam tikrai koncentracijai. Kartais skambinama aerotolerantas bakterijos, šios bakterijos iš karto nemiršta esant deguoniui, tačiau jos negali naudoti ir ląstelių kvėpavimui. Vietoj to jie naudoja fermentaciją energijai generuoti.

Ne visas gyvenimas anaerobinėmis sąlygomis yra bakterija. Tardigrada, dar vadinama vandens lokiu, yra vieno milimetro dydžio organizmas, kuris gali atlaikyti ne tik deguonies, bet ir deguonies trūkumą. vanduo, ekstremali temperatūra (šimtai laipsnių aukščiau ar žemiau nulio), panardinimas į verdantį alkoholį, radiacijos poveikis ir net atostogos vietos. Dalis to, kaip ji gali atlikti šiuos žygdarbius, yra laikinai uždarant gyvybines funkcijas, kad pailsėtų esant sustabdytai animacijai, panašiai kaip kiti gyvūnai gali žiemoti žiemą. Tačiau tardigrada tokia gali išlikti dešimtmečius, kol sąlygos taps palankesnės.

Anaerobinės bakterijos dažnai randamos dirvožemyje ir gali būti ypač naudingos anaerobiniam kompostavimui - kur maisto likučiai ir kitos organinės medžiagos paliekamos sandarioje aplinkoje, kad suskaidytų į daug maistinių medžiagų trąšos. Kažkas, norintis išvengti supuvusių šviežio komposto kvapų savo kieme, gali naudoti šį metodą, leidžiantį anaerobinėms bakterijoms suskaidyti maisto atliekas. Anaerobinis kompostavimas sukuria labai rūgščią aplinką, panašią į žmogaus skrandį bet kurioje šiukšliadėžėje ar maiše, kuriame laikomas kompostas.

Kitas svarbus darbas, kurį anaerobinėje aplinkoje atlieka specializuotos bakterijos, yra nitrifikacija. Tai procesas, kurio metu azoto dujos įterpiamos į kietąją medžiagą. Kadangi augalams augti reikia iš azoto iš šaknų, dirvožemyje veikia anaerobinės bakterijos svarbus vaidmuo gaminant efektyvias trąšas ir leidžiant azotui cirkuliuoti visoje ES aplinka.