Charakteristiky anaeróbnych druhov

„Anaeróbne“ znamená „bez metabolizmu kyslíka“. Väčšina mnohobunkových organizmov má niektoré bunky, napríklad svalové bunky, schopné dočasného anaeróbneho metabolizmu. Ostatné organizmy, fakultatívne anaeróby, môžu za zvláštnych okolností dočasne prežiť v anaeróbnom prostredí. Pravé alebo povinné anaeróbne druhy musia zostať v prostredí bez kyslíka, aby prežili.

Povinné anaeróby sú definované dvoma hlavnými charakteristikami: Metabolizujú bez kyslíka a kyslík je pre ne jedovatý. Metabolizmus kyslíka je komplikovaný viacfázový proces, pri ktorom sa generuje rad potenciálne toxických vedľajších produktov vrátane peroxidu vodíka. Aeróbne bunky vyvinuli mnoho ochranných adaptácií, aby rozložili tieto toxíny na neškodné konečné produkty. Anaeróbne druhy nie. V prítomnosti kyslíka sú čoskoro smrteľne otrávené týmito intracelulárnymi toxínmi.

Anaeróbne druhy sa spoliehajú na fermentačný metabolizmus. V aeróbnych bunkách sa glukóza pomocou molekúl kyslíka transformuje na primárne bunkové palivo, adenozíntrifosfát alebo ATP. Inak tomu nie je ani v prípade anaeróbnych druhov. V anaeróbnych bunkách sa metabolizmus glukózy zastaví pri tvorbe sekundárnych zlúčenín alebo produktov fermentácie - odpadových produktov, zvyčajne alkoholov, ktoré musia bunky vylučovať. V porovnaní s aeróbnym metabolizmom nie je fermentácia veľmi efektívna - anaeróbne bunky produkujú iba dve molekuly paliva ATP na každú jednu molekulu prijatej glukózy, zatiaľ čo aeróbne bunky produkujú 38.

Napriek zdanlivej neúčinnosti umožňuje fermentačný metabolizmus život anaeróbnym druhom v najextrémnejších prostrediach na Zemi. Každý z nich zvyčajne zaberá vysoko špecializované prostredie bez obsahu kyslíka, ako je hlboká oceánska voda, neexponovaná pôda alebo zvieracie črevá. Pretože ich prežitie a rast závisia od neprítomnosti kyslíka, môžu sa po zavedení do stabilného prostredia bez obsahu kyslíka rýchlo replikovať. Mnoho anaeróbnych druhov, ktoré sú vo svojom prirodzenom prostredí neškodné, sa stáva nebezpečným patogénom, ak sa vyskytne v neprirodzenom prostredí, napríklad v ľudskom tkanive.

Medzi anaeróbne druhy patrí archaea produkujúca metán - jednobunkové organizmy bez jadier, ktoré siahajú do počiatku života na Zemi. Mnoho baktérií je tiež anaeróbnych, vrátane bakteroidov skupiny Bacilli, fusobaktérií, klostrídií a aktinomyces a veillonella skupiny Cocci a niektorých streptokokov. Zatiaľ čo niektoré bežne pokojne existujú v pôde alebo v útrobách zvierat, darí sa im v oblastiach s obmedzenou nekrózou krvi a tkanív, kde môžu spôsobiť smrteľné infekcie. Medzi anaeróbne prvoky patria mnohé gastrointestinálne parazity a symbiotické gastrointestinálne organizmy vrátane tých, ktoré umožňujú termitom a dobytku stráviť celulózu. Existuje dokonca niekoľko anaeróbnych mnohobunkových zvierat, členov kmeňa Loricifera. Tieto malé bytosti, ktoré boli prvýkrát objavené v priekope hlbokého oceánu, žijú v oceánskom sedimente, kde celý svoj život vedú bez prítomnosti kyslíka.