Čo je to anaeróbne prostredie?

Možno by bolo fajn si predstaviť, že anaeróbne prostredie je miesto, kde nikto necvičí. Ale nie, to nie je ono!

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

V anaeróbnom prostredí chýba kyslík.

Anaeróbne znamená „bez kyslíka“ a je to opak aeróbneho. Prostredie s anaeróbnymi podmienkami je teda práve to - miesto bez kyslíka, ktoré musia ľudia, žirafy, ryby a mnoho ďalšieho života na Zemi prežiť.

Tieto organizmy používajú kyslík ako dôležitú molekulu na prijímanie elektrónov v bunkovom dýchaní, čo je séria chemických reakcií, pri ktorých sa jedlo mení na energiu. Pri nedostatku kyslíka bunkové dýchanie využíva alternatívne molekuly, ako sú dusičnany, sírany, síry a fumaráty. Alebo môže organizmus použiť úplne iný proces výroby energie: kvasenie. Fermentácia je však oveľa menej efektívna ako bunkové dýchanie.

Medzi príklady anaeróbneho prostredia patrí pôda a bahno, vnútornosti niektorých zvierat a hydrotermálne prieduchy hlboko pod morom. Tieto miesta nie sú v skutočnosti bez života. Ale život, ktorý tam zvyčajne existuje, je malý, často jednobunkový a odolný.

Niektoré baktérie sú všestranné; môžu využívať kyslík na výrobu energie, keď je k dispozícii, ale môžu prejsť na inú metódu bunkového dýchania za anaeróbnych podmienok. Tieto sa nazývajú fakultatívne baktérie. U niektorých z týchto baktérií sa rast významne spomaľuje, ak prostredie vyžaduje, aby sa museli spoľahnúť na menej efektívne anaeróbne bunkové dýchanie.

Naproti tomu šikmo anaeróbny baktérie nemôžu prežiť, ak je okolo vôbec kyslík. Obligátne anaeróby sa bežne vyskytujú v ľudskom tele, vrátane v ústach a gastrointestinálnom trakte, a môžu spôsobiť ochorenie alebo infekciu. Napríklad, Porfyromonas môže viesť k typu zápalu pľúc alebo paradentóze (zápal ďasien). Zatiaľ druh Clostridium za prísne anaeróbnych podmienok môže spôsobiť gangrénu (infekcia svalových tkanív spojená s otvorenými ranami).

Ostatné anaeróbne baktérie sa pohybujú niekde medzi nimi - môžu tolerovať určitý obsah kyslíka, ale iba v určitých koncentráciách. Niekedy sa volá aerotolerant baktérie, tieto baktérie neumierajú okamžite v prítomnosti kyslíka, ale nemôžu ich tiež použiť v bunkovom dýchaní. Namiesto toho používajú na výrobu energie fermentáciu.

Nie všetok život v anaeróbnych podmienkach je baktéria. Tardigráda, tiež známa ako vodný medveď, je organizmus o veľkosti jedného milimetra, ktorý odolá nielen nedostatku kyslíka, ale aj nedostatku voda, extrémne teploty (stovky stupňov nad alebo pod nulou), ponorenie do vriaceho alkoholu, ožarovanie a dokonca aj dovolenka v priestor. Súčasťou toho, ako dokáže tieto výkony, je dočasné vypnutie svojich životne dôležitých funkcií, aby mohli odpočívať v stave pozastavenej animácie, podobne ako môžu iné zvieratá na zimný spánok zimovať. Tardigrádia však môže zostať takto po celé desaťročia, kým sa podmienky nestanú priaznivejšími.

Anaeróbne baktérie sa často vyskytujú v pôdach a môžu byť obzvlášť užitočné pri anaeróbnom kompostovaní - kde zvyšky potravín a iné organické materiály sa nechávajú v uzavretom prostredí na štiepenie na látky bohaté na živiny hnojivo. Niekto, kto sa chce vyhnúť hnilobným pachom čerstvého kompostu vo svojom dvore, by mohol použiť túto metódu, ktorou umožní anaeróbnym baktériám rozkladať potravinový odpad. Anaeróbne kompostovanie vytvára vysoko kyslé prostredie podobné ľudskému žalúdku vo vnútri zásobníka alebo vaku, do ktorého je kompost uložený.

Ďalšou dôležitou úlohou, ktorú vykonávajú špecializované baktérie v anaeróbnom prostredí, je nitrifikácia. Toto je proces, ktorým sa plynný dusík začleňuje do tuhej hmoty. Pretože rastliny potrebujú pre svoj rast prístup k dusíku zo svojich koreňov, fungujú anaeróbne baktérie v pôde - dôležitá úloha pri výrobe účinných hnojív a umožňovaní cirkulácie dusíka v celom systéme prostredie.