Kaj je anaerobno okolje?

Morda bi si bilo lepo predstavljati, da je anaerobno okolje kraj, kjer nihče ne telovadi. Ampak ne, to ni to!

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

V anaerobnem okolju primanjkuje kisika.

Anaerobna pomeni "brez kisika" in je nasprotje aerobni. Okolje z anaerobnimi razmerami je ravno to - kraj, kjer primanjkuje kisika, ki ga potrebujejo ljudje, žirafe, ribe in še veliko drugega življenja na Zemlji.

Ti organizmi uporabljajo kisik kot pomembno molekulo za sprejemanje elektronov v celičnem dihanju, vrsti kemičnih reakcij, s katerimi se hrana pretvori v energijo. V odsotnosti kisika celično dihanje uporablja alternativne molekule, kot so nitrat, sulfat, žveplo in fumarat. Ali pa lahko organizem uporabi povsem drugačen postopek pridobivanja energije: fermentacija. Fermentacija pa je veliko manj učinkovita kot celično dihanje.

Primeri anaerobnih okolij vključujejo tla in blato, notranje črevesje nekaterih živali in hidrotermalne odprtine globoko pod morjem. Ti kraji pravzaprav niso brez življenja. Toda življenje, ki tam običajno obstaja, je majhno, pogosto enocelično in trpežno.

Nekateri bakterije so vsestranski; kisik lahko uporabljajo za pridobivanje energije, ko je ta na voljo, lahko pa preidejo na drug način celičnega dihanja v anaerobnih pogojih. Ti se imenujejo fakultativno bakterije. Nekaterim od teh bakterij se rast znatno upočasni, ko okolje narekuje, da se morajo preusmeriti na manj učinkovito anaerobno celično dihanje.

V nasprotju, poševno anaerobno bakterije ne morejo preživeti, če je kisik sploh v bližini. Obvezni anaerobi se pogosto nahajajo v človeškem telesu, tudi v ustih in v prebavilih, in lahko povzročijo bolezen ali okužbo. Na primer Porfiromonas lahko privede do vrste pljučnice ali parodontitisa (vnetje dlesni). Medtem lahko vrste Clostridium v ​​strogo anaerobnih pogojih povzročijo gangreno (okužbo mišičnih tkiv, povezano z odprtimi ranami).

Druge anaerobne bakterije se gibljejo nekje vmes - lahko prenašajo nekaj kisika, vendar le v določenih koncentracijah. Včasih poklican aerotoleranten bakterije te bakterije ne odmrejo takoj v prisotnosti kisika, niti ga ne morejo uporabiti pri celičnem dihanju. Namesto tega uporabljajo fermentacijo za pridobivanje energije.

Vse življenje v anaerobnih pogojih ni bakterija. Tardigrad, znan tudi kot vodni medved, je en milimeter velik organizem, ki lahko prenese ne le pomanjkanje kisika, temveč tudi pomanjkanje vode, ekstremne temperature (stotine stopinj nad ali pod ničlo), potopljenost v vreli alkohol, izpostavljenost sevanju in celo počitnice v vesolja. Del tega, kako lahko naredi te podvige, je začasno zaustavitev svojih vitalnih funkcij, da počivajo v stanju suspendirane animacije, podobno kot druge živali lahko prezimijo pozimi. Tardigrada pa lahko tako ostane desetletja, dokler razmere ne postanejo bolj ugodne.

Anaerobne bakterije pogosto najdemo v tleh in so lahko še posebej koristne za anaerobno kompostiranje - kje ostanki hrane in drugi organski materiali ostanejo v zaprtem okolju, da se razgradijo v bogata s hranili gnojilo. Nekdo, ki se želi izogniti gnojnim vonjavam svežega komposta na svojem dvorišču, lahko uporabi to metodo, da anaerobnim bakterijam omogoči razgradnjo odpadne hrane. Anaerobno kompostiranje ustvarja močno kislo okolje, podobno kot človeški želodec v katerem koli košu ali vrečki, v katerem je kompost.

Druga pomembna naloga, ki jo v anaerobnih okoljih opravljajo specializirane bakterije, je nitrifikacija. To je postopek, s katerim se dušikov plin vključi v trdno snov. Ker rastline potrebujejo dostop do dušika iz svojih korenin, da lahko rastejo, delujejo anaerobne bakterije v tleh pomembna vloga pri izdelavi učinkovitih gnojil in omogočanju kroženja dušika po celotnem območju okolje.