אורגניזם אל-אווירני – הבדלי גרסאות

האורגניזמים הראשונים שהופיעו על [[כדור הארץ]] לפני כ-4 מיליארד [[שנה|שנים]] היו חיידקים אל-אווירניים. הם השתמשו בתהליכי [[חמצון-חיזור]] של [[חומרים אנאורגניים]] להפקת האנרגיה הדרושה לקיומם. בשלב הבא הופיעו החיידקים ה[[פוטוסינתזה|פוטוסינתטים]] הראשונים שהשתמשו ב[[אנרגיה|אנרגיית]] [[השמשסולארית]] ובתורמי [[אלקטרון|אלקטרונים]] כ[[גופרית]] ו/או [[מימן גופרי]] כדי להפיק את ה[[אנרגיה]] הדרושה לתהליכים ה[[תא]]יים שלהם, שחלקה נוצל לקשירה של [[פחמן דו-חמצני]] והפיכתו ל[[סוכרים]] (ה[[אטמוספירה]] באותו הזמן הכילה בעיקר פחמן דו-חמצני ו[[מתאן]], [[ללא חמצן]]).

יחסי [[סימביוזה]] מורכבים בין שתי קבוצות שונות של חיידקים פוטוסינתטיים הביאו להתפתחותן של ה[[כחוליות]] שהשתמשו ב[[מים]] כתורם אלקטרונים לתהליך הפוטוסינתזה, וכתוצאה מכך נפלט חמצן לסביבה כתוצר לוואי. הודות לכך, גדל שיעורו של החמצן באטמוספירה במרוצת הזמן. במועד כלשהו לאחר מכן, הופיעו החיידקים ה[[אווירני]]ים הראשונים, שהיו מסוגלים לנצל את החמצן וליעלולייעל את הפקת האנרגיה.

היעילות הרבה של ניצול מקורות האנרגיה בנוכחות החמצן מתבטאת בעובדה שכל היצורים המפותחים הקיימים כיום על פני כדור הארץ (ה[[צמח]]ים ו[[בעל חיים|בעלי החיים]]) הינםהם אווירניים באופן בלעדי. בתהליך ניצול החמצן להפקת אנרגיה, תהליך הקרוי [[נשימה תאית]], נוצרים גם שני תוצרי לוואי רעילים: '''[[מימן על-חמצני]]''' (מכונה גם "מי חמצן", נוסחתו H₂O₂) ו'''[[יון]] סופראוקסיד''' (O₂^-). שני חומרים אלו הם [[חימצון חיזור|מחמצנים]] חזקים, ונוטים [[תגובה כימית|להגיב]] כמעט עם כל [[תרכובת אורגנית|חומר אורגני]] ולשנות את הרכבו. לפיכך, הם מזיקים ל[[תא]] ועלולים לגרום ל[[מוות|מותו]]. שיעור תוצרי הלוואי נע בין 0.2% ו-4% מכלל החמצן הנצרך והמעובד בתהליך הנשימה. שיעור זה, אף שהוא קטן, מספיק על-מנת לגרום למותו של התא.

SOD מכיל [[אטום]] [[מתכת]] במרכזו; המתכת יכולה להיות [[ברזל]], [[מגנזיום]], [[מנגן]] או [[נחושת]]. בתגובה שלעיל המתכת היא נחושת, והסימון Cu-SOD מציין את האנזים; לימין סימון הנחושת מצוין מספר החימצוןהחמצון שלה. ניתן לראות כי בשלב הראשון של התגובה הנחושת מתחזרת (מקבלת [[אלקטרון]]; מספר החימצון שלה יורד מ-2+ ל-1+), ואילו בשלב השני הנחושת מתחמצנת בחזרה. תגובה כזו, בה חומר יחיד משמש כמחזר וגם כמחמצן, נקראת '''[[דיסמוטציה]]'''; מכאן שמו של האנזים, סופראוקסיד דיסמוטאז.

* '''אל-אווירניים פקולטטיביים''' מייצרים את שלושת האנזימים, ומכילים בנוסף מנגנון המאפשר להם להפיק אנרגיה בדרכים אחרות. לפיכך, הם מסוגלים להפיק אנרגיה מחמצן, היות שהאנזימים שלהם, ובראשם קטלאז, מנטרלים את תוצרי הלוואי המזיקים של תהליך הנשימה. בהיעדר חמצן הם משתמשים בתהליכים אל-אווירניים ([[תסיסה]], למשל) להפקת אנרגיה. בנוכחות חמצן הם יעדיפו להפיק אנרגיה בנשימה אווירנית ולא בתסיסה, כיוון שהראשונה יעילה הרבה יותר, כאמור. החיידק הנחקר ביותר ב[[מיקרוביולוגיה]] - '''''[[Escherichia coli]]''''' - הוא אל-אווירני פקולטטיבי. חלק מתאי גופם של יצורים מפותחים, כדוגמת ה[[אדם]], הינם אף הם פקולטטיביים (ראו בהמשך).

* '''[[כימוליתוטרופיה]]''': בתהליך זה, אותו מבצעות קבוצות מסוימות של חיידקים, תורם האלקטרונים הינוהוא חומר [[אנאורגני]] כלשהו. קולט האלקטרונים '''עשוי, אך לא מוכרח''', להיות חמצן; לפיכך, חלק מהחיידקים הכימוליתוטרופיים הינםהם בעצם אווירניים, ואינם מסוגלים לחיות ללא חמצן. בין תורמי האלקטרונים האנאורגניים הנפוצים ניתן למנות מימן, גופרית, סולפיד (תרכובת גופרית ומימן), אמוניה, ניטריט וברזל.

* תאי גוף מסוימים (בעיקר תאי [[שריר]]) הינםהם אל-אווירניים פקולטטיביים; כאשר הם אינם מקבלים את כמות החמצן הדרושה להם, הם מסוגלים להפיק אנרגיה באמצעות [[תסיסה לקטית]], בה [[גלוקוז]] מפורק ל[[חומצה לקטית]] (חומצת חלב). את הגלוקוז מקבלים תאי השריר מה[[מזון]] אותו אנו צורכים; המזון מתפרק ב[[מערכת העיכול]] ומגיע באמצעות ה[[דם]] אל כל תאי הגוף. השרירים אינם מקבלים מספיק חמצן בשעת מאמץ; החומצה הלקטית הנוצרת בתהליך התסיסה גורמת ל[[כאב]]י שרירים ולהתכווצויות המוכרות לכל מי שעוסק ב[[פעילות גופנית]].

* חיידקים רבים החיים באופן שגרתי בגוף האדם הינםהם אל-אווירניים. לעובדה זו כמה היבטים:

** החומצה הלקטית שהחיידקים האל-אווירניים מייצרים בתהליך התסיסה מהווה יתרון לאדם: רוב החיידקים ה[[פתוגניות|פתוגניים]] (גורמי המחלות) אינם מסוגלים לחיות בסביבה חומצית. דבר זה מתרחש, למשל, ב[[נרתיק]] ה[[אישה]]: חיידקים מהסוג ''Lactobacillus'', השוכנים באופן קבוע בנרתיק, יוצרים סביבה חומצית המרחיקה פתוגנים. תועלת ידועה אף יותר, גם היא באדיבותשל החיידקים האל-אווירניים, היא פירוק המזון ב[[מעי]]. שתי התופעות מהוות דוגמה ל[[סימביוזה]], ובפרט: הדדיוּת.