Hva er et anaerobt miljø?

Det kan være hyggelig å forestille seg at et anaerobt miljø er et sted der ingen trener. Men nei, det er ikke det det er!

TL; DR (for lang; Leste ikke)

Et anaerobt miljø mangler oksygen.

Anaerob betyr "uten oksygen", og det er det motsatte av aerobt. Så et miljø med anaerobe forhold er nettopp det - et sted som mangler oksygen som mennesker, sjiraffer, fisk og mye annet liv på jorden trenger for å overleve.

Disse organismene bruker oksygen som et viktig molekyl for å akseptere elektroner i cellulær respirasjon, en serie kjemiske reaksjoner som mat omdannes til energi. I mangel av oksygen bruker cellulær respirasjon alternative molekyler, som nitrat, sulfat, svovel og fumarat. Eller en organisme kan bruke en helt annen prosess for å generere energi: gjæring. Fermentering er imidlertid langt mindre effektiv enn cellulær respirasjon.

Eksempler på anaerobe miljøer inkluderer jord og gjørme, de indre tarmene til visse dyr og hydrotermiske ventilasjoner dypt under havet. Disse stedene er faktisk ikke blottet for liv. Men livet som vanligvis eksisterer der er lite, ofte encellet og hardfør.

Noen bakterie er allsidige; de kan bruke oksygen til å lage energi når den er tilgjengelig, men de kan bytte til en annen metode for cellulær respirasjon under anaerobe forhold. Disse kalles fakultativ bakterie. For noen av disse bakteriene reduseres veksten betydelig når miljøet tilsier at de må bytte for å stole på mindre effektiv anaerob mobil respirasjon.

I motsetning, skrått anaerob bakterier kan ikke overleve hvis oksygen er i det hele tatt. Obligatoriske anaerober finnes ofte i menneskekroppen, inkludert i munnen og mage-tarmkanalen, og de kan forårsake sykdom eller infeksjon. For eksempel, Porphyromonas kan føre til en type lungebetennelse eller periodontitt (en tannkjøttbetennelse). I mellomtiden kan Clostridium-arten, under strengt anaerobe forhold, forårsake koldbrann (en infeksjon i muskelvev assosiert med åpne sår).

Andre anaerobe bakterier varierer et sted imellom - de tåler noe oksygen, men bare i visse konsentrasjoner. Noen ganger kalt aerotolerant bakterier, disse bakteriene dør ikke umiddelbart i nærvær av oksygen, men de kan heller ikke bruke den i cellulær respirasjon. I stedet bruker de gjæring for å generere energi.

Ikke alt liv under anaerobe forhold er en bakterie. Tardigraden, også kjent som en vannbjørn, er en millimeter stor organisme som tåler ikke bare mangel på oksygen, men også mangel på vann, ekstreme temperaturer (hundrevis av grader over eller under null), å være nedsenket i kokende alkohol, strålingseksponering og til og med en ferie i rom. En del av hvordan den kan gjøre disse prestasjonene er å midlertidig stenge de viktige funksjonene for å hvile i en tilstand av suspendert animasjon, på samme måte som hvordan andre dyr kan dvale i vinter. Tardigraden kan imidlertid holde seg slik i flere tiår til forholdene blir gunstigere.

Anaerobe bakterier finnes ofte i jord og kan være spesielt nyttige for anaerob kompostering - hvor matrester og andre organiske materialer blir liggende i et lukket miljø for å bryte ned i næringsrike gjødsel. Noen som ønsker å unngå den stygge lukten av fersk kompost i hagen sin, kan bruke denne metoden for å la anaerobe bakterier bryte ned matavfallet. Anaerob kompostering skaper et veldig surt miljø, omtrent som en menneskelig mage inne i hvilken som helst søppel eller pose som inneholder komposten.

En annen viktig jobb som foregår av spesialiserte bakterier i anaerobe miljøer er nitrifikasjon. Dette er prosessen der nitrogengass inkorporeres i fast materiale. Fordi planter trenger tilgang til nitrogen fra røttene for å vokse, utfører anaerobe bakterier i jord en viktig rolle i å lage effektive gjødsel og la nitrogen sirkulere gjennom hele miljø.