Vad är en anaerob miljö?

Det kan vara trevligt att föreställa sig att en anaerob miljö är en plats där ingen tränar. Men nej, det är inte vad det är!

TL; DR (för lång; Läste inte)

En anaerob miljö saknar syre.

Anaerob betyder "utan syre", och det är motsatsen till aerobt. Så en miljö med anaeroba förhållanden är just det - en plats som saknar syre som människor, giraffer, fiskar och mycket annat liv på jorden behöver för att överleva.

Dessa organismer använder syre som en viktig molekyl för att ta emot elektroner i cellulär andning, den serie kemiska reaktioner genom vilken mat omvandlas till energi. I avsaknad av syre använder cellulär andning alternativa molekyler, såsom nitrat, sulfat, svavel och fumarat. Eller en organism kan använda en helt annan process för att generera energi: jäsning. Fermentering är dock mycket mindre effektiv än cellulär andning.

Exempel på anaeroba miljöer är jord och lera, vissa djurs inre tarmar och hydrotermiska ventiler djupt under havet. Dessa platser saknar faktiskt liv. Men livet som vanligtvis finns där är litet, ofta encelligt och tåligt.

Vissa bakterie är mångsidiga; de kan använda syre för att skapa energi när det är tillgängligt, men de kan byta till en annan metod för cellulär andning under anaeroba förhållanden. Dessa kallas fakultativ bakterie. För vissa av dessa bakterier minskar tillväxten avsevärt när miljön dikterar att de måste byta för att förlita sig på mindre effektiv anaerob cellandning.

I kontrast, snett anaerob bakterier kan inte överleva om syre alls finns. Obligatoriska anaerober finns ofta i människokroppen, inklusive i munnen och mag-tarmkanalen, och de kan orsaka sjukdom eller infektion. Till exempel, Porphyromonas kan leda till en typ av lunginflammation eller parodontit (tandköttsinflammation). Under tiden kan Clostridium-arten, under strikt anaeroba förhållanden, orsaka koldbrand (en infektion i muskelvävnader associerade med öppna sår).

Andra anaeroba bakterier sträcker sig någonstans däremellan - de tål viss syre, men bara vid vissa koncentrationer. Ibland kallas aerotolerant bakterier, dessa bakterier dör inte omedelbart i närvaro av syre, men de kan inte heller använda den i cellulär andning. Istället använder de jäsning för att generera energi.

Inte allt liv under anaeroba förhållanden är en bakterie. Tardigraden, även känd som en vattenbjörn, är en millimeter stor organisme som tål inte bara syrebrist utan också brist på vatten, extrema temperaturer (hundratals grader över eller under noll), att vara nedsänkt i kokande alkohol, strålningsexponering och till och med en semester i Plats. En del av hur den kan göra dessa bedrifter är att tillfälligt stänga av sina vitala funktioner för att vila i ett tillstånd av upphängd animation, på samma sätt som andra djur kan vila i vinter. Tardigraden kan dock stanna så i årtionden tills förhållandena blir mer gynnsamma.

Anaeroba bakterier finns ofta i jord och kan vara särskilt användbara för anaerob kompostering - var matrester och andra organiska material lämnas i en sluten miljö för att brytas ned till näringsrika gödselmedel. Någon som vill undvika den luktiga doften av färsk kompost i sin trädgård kan använda denna metod för att låta anaeroba bakterier bryta ner matavfallet. Anaerob kompostering skapar en mycket sur miljö, ungefär som en mage i människan i vilken behållare eller påse som helst som innehåller komposten.

Ett annat viktigt jobb som utförs av specialiserade bakterier i anaeroba miljöer är nitrifikation. Detta är den process genom vilken kvävgas införlivas i fast material. Eftersom växter behöver komma åt kväve från sina rötter för att växa, fungerar anaeroba bakterier i jorden en viktig roll när det gäller att tillverka effektiva gödselmedel och låta kväve cirkulera genom hela området miljö.