تنفس میکروبی انعطاف پذیر: فراتر از الگوی اکسیژن

مطالعات اخیر نشان داده اند میکروب های خاصی از روند انتخاب تنفس هوازی یا بی هوازی در یک زمان در مدل تنفس پیروی نمی کنند. در واقع تنفس میکروبی بسیار متنوع تر از آن چیزی است که زمانی تصور می شد. مدل ساده ی «اول اکسیژن، بعد بی هوازی» جای خود را به دیدگاهی پویاتر می دهد: در برخی زمینه ها، تنفس هوازی و بی هوازی می توانند به طور موازی رخ دهند. با پیشرفت علم و ابزارهایی مانند میکروفلوئیدیک یا ریز سیال شناسی، ترانسکریپتومیکس، و الکتروشیمی حتی احتمال کشف جنبه های شگفت انگیزتری در مورد تنفس و متابولیسم باکتری ها وجود دارد. از نظر تکاملی، توانایی تنفس ترکیبی احتمالا به بقای اجداد میکروب ها در طی پیدایش تدریجی اکسیژن در کره زمین کمک کرده و مانند پلی در تکامل از حیات بی هوازی به هوازی عمل کرده است. چهار مثال قابل توجه در این زمینه باکتری های Hydrogenobacter, Synechocystis, Shewanella oneidensis و Microbacterium deferre می باشند که همزمان هم تنفس هوازی و هم تنفس بی هوازی در شرایطی که اکسیژن وجود دارد اما نوسان می کند، نشان می دهند. شناخت مدل تنفس ترکیبی تاثیر بسزایی بر اکولوژی، تکامل و بیوتکنولوژی میکروبی دارد. از نقطه نظر بیوتکنولوژیکی، تنفس ترکیبی می تواند سیستم های بیوالکتروشیمیایی و استراتژی های زیست پالایی را در محیط های دارای نوسانات ردوکس بهبود بخشد و الهام بخش رویکردهای زیست شناسی مصنوعی باشد که هدفشان تعادل بخشیدن به شرایط ردوکس درون سلولی است.

کلیدواژه ها:

تنفس ترکیبی ، متابولیسم میکروبی ، تکامل ، اکسیژن