Rodzaje bakterii żyjących w kwaśnym pH

Organizmy żyjące w środowiskach, które mogą szkodzić lub zabijać większość rzeczy, nazywane są ekstremofilami. Kiedy to ekstremalne środowisko ma bardzo niskie pH, zwykle poniżej trzech, są one znane jako acidophile. Bakterie kwasolubne żyją w różnych miejscach, od otworów wentylacyjnych na dnie morza po obiekty termiczne w Yellowstone do ludzkiego żołądka, a wszystkie mają adaptacje, które pomagają im przetrwać w trudnych, kwaśnych warunkach.

Helicobacter pylori to gatunek bakterii, który znajduje się w ludzkim żołądku i jest odpowiedzialny za 80 do 90 procent wrzodów żołądka (patrz odnośnik 3). Ma kształt śruby z kilkoma wiciami, które pomagają mu się poruszać. Ludzki żołądek może mieć pH tak niskie, jak dwa, wystarczająco kwaśne, aby zdenaturować białka, rozpocząć trawienie pokarmu i zabić większość bakterii. Helicobacter pylori jest kwasolubny, ale wolałby nie tracić energii na ochronę przed szkodliwym działaniem kwasu, więc spędza dużo czasu zakopując się głęboko w śluzie żołądka. Kiedy musi przemieszczać się z miejsca na miejsce, izoluje się ochronnym bąbelkiem roztworu buforującego, który neutralizuje kwas.

Thiobacillus acidophilus jest przykładem termoacidofila, czyli bakterii, która lubi zarówno ekstremalnie gorące, jak i ekstremalnie kwaśne środowiska. Występuje w kwaśnych basenach gejzerów w Parku Narodowym Yellowstone, a także w innych miejscach. Jest również interesujący, ponieważ jest zdolny do fotosyntezy, czyli pozyskiwania energii ze słońca. Jak większość bakterii kwasolubnych, przeżywa dzięki zastosowaniu bardzo wydajnej pompy protonowej, która zapobiega przedostawaniu się zbyt wielu atomów wodoru do środka i zmianie wewnętrznego pH.

Większość bakterii acidofilnych wykorzystuje adaptacje, aby utrzymać ich wewnętrzne pH neutralne, aby kwas nie uległ denaturacji ich białka, ale Acetobacter aceti zmodyfikował swoje białka, aby nie zostały uszkodzone przez kwasy środowiska. Badanie z zakresu stosowanej mikrobiologii środowiskowej wykazało ponad 50 wyspecjalizowanych białek, które wyewoluowały, aby pomóc bakteriom radzić sobie z kwaśnymi warunkami. Cała ta adaptacja jest dobra dla ludzi, ponieważ od tysięcy lat używamy tego gatunku do wytwarzania kwasu octowego lub octu.

Na głębokim morzu, gdzie nie przenika żadne światło, otwory termiczne na dnie morza wypluwają kwas i inne toksyczne materiały. Te otwory wentylacyjne stanowią podstawę niesamowitego ekosystemu. Jeden małż żyjący wśród kominów ma symbiotyczny związek z Oligotropha corboxydvorans. Małż zapewnia dom, a bakterie zużywają wodór, aby wytworzyć energię dla obu. Atomy wodoru zakwaszają układy, a te bakterie znalazły sposób na wykorzystanie wodoru i przekształcenie się w miniaturowe ogniwa paliwowe.