«Анаэробный» означает «без кислородного обмена». У большинства многоклеточных организмов есть клетки, например мышечные, способные к временному анаэробному метаболизму. Другие организмы, факультативные анаэробы, могут временно выжить в анаэробной среде при особых обстоятельствах. Истинные или обязательные анаэробные виды должны оставаться в бескислородной среде, чтобы выжить.
Ядовитый воздух
Облигатные анаэробы характеризуются двумя основными характеристиками: они метаболизируются без кислорода, и кислород для них ядовит. Кислородный обмен - это сложный многофазный процесс, в результате которого образуется ряд потенциально токсичных побочных продуктов, включая перекись водорода. Аэробные клетки разработали множество защитных приспособлений, позволяющих расщеплять эти токсины на безвредные конечные продукты. Анаэробные виды этого не сделали. В присутствии кислорода они вскоре смертельно отравляются этими внутриклеточными токсинами.
Здоровое брожение
Анаэробные виды полагаются на ферментативный метаболизм. В аэробных клетках глюкоза с помощью молекул кислорода превращается в основное клеточное топливо, аденозинтрифосфат или АТФ. Не так у анаэробных видов. В анаэробных клетках метаболизм глюкозы останавливается при образовании вторичных соединений или продуктов ферментации - продуктов жизнедеятельности, обычно спиртов, которые клетки должны выделять. По сравнению с аэробным метаболизмом ферментация не очень эффективна - анаэробные клетки производят только две молекулы АТФ-топлива на каждую молекулу проглоченной глюкозы, в то время как аэробные клетки производят 38.
Специалисты по экстриму
Несмотря на кажущуюся неэффективность, ферментативный метаболизм позволяет анаэробным видам жить в самых экстремальных условиях на Земле. Каждый из них обычно находится в узкоспециализированной бескислородной среде, такой как глубоководные воды, необлученная почва или кишечник животных. Поскольку их выживание и рост зависят от отсутствия кислорода, они могут быстро размножаться при попадании в стабильную бескислородную среду. Многие анаэробные виды, которые безвредны в своей естественной среде обитания, становятся опасными патогенами при попадании в неестественные виды, такие как ткани человека.
Галерея анаэробов
К анаэробным видам относятся археи, производящие метан, - одноклеточные организмы без ядер, которые восходят к истокам жизни на Земле. Многие бактерии также являются анаэробными, включая бактероиды, фузобактерии, клостридиумы и актиномицеты группы бацилл, а также вейлонеллы группы кокков и некоторые стрептококки. Хотя некоторые из них обычно мирно существуют в почве или кишечнике животных, они процветают в областях сужения крови и некроза тканей, где они могут вызвать смертельные инфекции. К анаэробным простейшим относятся многие желудочно-кишечные паразиты и симбиотические желудочно-кишечные организмы, в том числе те, которые позволяют термитам и крупному рогатому скоту переваривать целлюлозу. Есть даже несколько анаэробных многоклеточных животных, принадлежащих к типу Loricifera. Эти крошечные существа, впервые обнаруженные в глубокой океанской впадине, живут в океанических отложениях, где проводят всю свою жизнь в отсутствие кислорода.