1. Jäsning :Många bakterier byter från aerob andning (som kräver syre) till fermentering när syrenivåerna är låga. Jäsning innebär nedbrytning av organiska föreningar utan användning av syre, vilket producerar energi i form av ATP. Olika jäsningsvägar finns, såsom mjölksyrajäsning, alkoholjäsning och jäsning med blandad syra, som tillåter bakterier att extrahera energi från tillgängliga substrat.
2. Anaerob andning :Vissa bakterier har alternativa elektrontransportvägar som gör det möjligt för dem att utföra anaerob andning. Istället för att använda syre som den slutliga elektronacceptorn använder dessa bakterier alternativa elektronacceptorer som nitrat, sulfat eller fumarat. Detta gör att de kan fortsätta att generera energi genom elektrontransportkedjan under låga syreförhållanden.
3. Syrgasavkänning och reglering :Bakterier har sofistikerade regleringsmekanismer för att känna av och reagera på förändringar i syrenivåer. De producerar specifika proteiner och enzymer som styr genuttryck och metabola vägar som svar på syretillgänglighet. Till exempel uttrycker vissa bakterier syreavkännande transkriptionella regulatorer som aktiverar eller undertrycker gener involverade i syremetabolism, energiproduktion och andra cellulära funktioner.
4. Slumrande tillstånd och sporbildning :Vissa bakterier kan gå in i vilande tillstånd, såsom sporbildning, som svar på låga syrenivåer. Sporer är mycket resistenta strukturer som skyddar bakteriens DNA och cellulära komponenter under svåra förhållanden. När syre blir tillgängligt igen gror sporerna och återupptar metabolisk aktivitet. Denna strategi gör det möjligt för bakterier att överleva långa perioder av syrebrist.
5. Biofilmbildning :Vissa bakterier kan bilda biofilmer, som är komplexa gemenskaper av celler fästa på en yta och omgivna av en skyddande matris. Biofilmer kan skapa mikromiljöer som underlättar bakteriers överlevnad under låga syreförhållanden. Matrisen hjälper till att fånga syre och näringsämnen i biofilmen, vilket gör att bakterier kan komma åt viktiga resurser även när den omgivande miljön är syrebegränsad.
6. Syntrofiska interaktioner :Vissa bakterier deltar i syntrofiska relationer med andra bakterier eller mikroorganismer som kan producera eller förbruka syre. Till exempel kan vissa aeroba bakterier producera syre som en biprodukt av deras ämnesomsättning, vilket kan gynna syrekänsliga bakterier i samma miljö. Detta samarbete tillåter båda typerna av bakterier att samexistera i miljöer med låg syrehalt.
7. Horisontell genöverföring :Bakterier kan förvärva nya gener och metaboliska vägar genom horisontell genöverföring, vilket gör att de kan anpassa sig till förändrade miljöförhållanden. Detta inkluderar förvärv av gener involverade i syremetabolism, fermentering eller alternativa andningsvägar, vilket gör det möjligt för bakterier att överleva i miljöer med låg syrehalt.
Genom att använda dessa olika strategier, uppvisar bakterier anmärkningsvärd motståndskraft och anpassningsförmåga till låga syreförhållanden. Att förstå deras överlevnadsmekanismer ger insikter i deras ekologiska roller, biotekniska tillämpningar och de potentiella konsekvenserna för människors hälsa och miljön.
