Kenmerken van anaërobe soorten

"Anaëroob" betekent "zonder zuurstofmetabolisme". De meeste meercellige organismen hebben enkele cellen, zoals spiercellen, die in staat zijn tot tijdelijk anaëroob metabolisme. Andere organismen, de facultatieve anaëroben, kunnen onder bijzondere omstandigheden tijdelijk overleven in een anaërobe omgeving. Echte of obligate anaërobe soorten moeten in een zuurstofvrije omgeving blijven om te overleven.

Verplichte anaëroben worden gedefinieerd door twee hoofdkenmerken: ze metaboliseren zonder zuurstof en zuurstof is giftig voor hen. Zuurstofmetabolisme is een gecompliceerd, meerfasig proces dat een reeks potentieel giftige bijproducten genereert, waaronder waterstofperoxide. Aerobe cellen hebben veel beschermende aanpassingen ontwikkeld om deze gifstoffen af ​​te breken tot onschadelijke eindproducten. Anaërobe soorten niet. In aanwezigheid van zuurstof worden ze al snel dodelijk vergiftigd door deze intracellulaire toxines.

Anaërobe soorten zijn afhankelijk van het fermentatiemetabolisme. In aërobe cellen wordt glucose met behulp van zuurstofmoleculen omgezet in de primaire cellulaire brandstof, adenosinetrifosfaat of ATP. Niet zo bij anaërobe soorten. In anaërobe cellen stopt het glucosemetabolisme bij de vorming van secundaire verbindingen of fermentatieproducten - afvalproducten, meestal alcoholen, die de cellen moeten uitscheiden. Vergeleken met het aerobe metabolisme is fermentatie niet erg efficiënt - anaërobe cellen produceren slechts twee moleculen ATP-brandstof voor elke molecuul ingenomen glucose, terwijl aerobe cellen er 38 produceren.

Ondanks de schijnbare inefficiëntie, stelt het fermentatiemetabolisme anaërobe soorten in staat om in enkele van de meest extreme omgevingen op aarde te leven. Elk bevindt zich normaal gesproken in een zeer gespecialiseerde, zuurstofvrije omgeving, zoals diep oceaanwater, niet-blootgestelde grond of dierlijke darmen. Omdat hun overleving en groei afhankelijk zijn van de afwezigheid van zuurstof, kunnen ze zich snel vermenigvuldigen wanneer ze worden geïntroduceerd in een stabiele, zuurstofvrije omgeving. Veel anaërobe soorten die onschadelijk zijn in hun natuurlijke habitat, worden gevaarlijke ziekteverwekkers wanneer ze worden geïntroduceerd in een onnatuurlijke, zoals menselijk weefsel.

Anaërobe soorten omvatten methaanproducerende archaea - eencellige organismen zonder kernen die dateren uit de oorsprong van het leven op aarde. Veel bacteriën zijn ook anaëroob, waaronder de bacteroides, fusobacterium, clostridium en actinomyces van de Bacilli-groep, en de veillonella van de Cocci-groep en sommige streptokokken. Terwijl sommige normaal gesproken vreedzaam in de bodem of in de ingewanden van dieren leven, gedijen ze in gebieden met vernauwde bloed- en weefselnecrose, waar ze dodelijke infecties kunnen veroorzaken. Anaërobe protozoa omvatten veel gastro-intestinale parasieten en symbiotische gastro-intestinale organismen, waaronder degenen die termieten en vee in staat stellen cellulose te verteren. Er zijn zelfs enkele anaërobe meercellige dieren, leden van de phylum Loricifera. Deze minuscule wezens, die voor het eerst werden ontdekt in een diepe oceaangeul, leven in oceaansediment, waar ze hun hele leven in afwezigheid van zuurstof leven.