Bacteriën hebben verschillende strategieën ontwikkeld om te overleven in omgevingen met weinig zuurstof, bekend als hypoxie of anoxische omstandigheden. Hier zijn enkele mechanismen die bacteriën gebruiken om met lage zuurstofniveaus om te gaan:

1. Aërobe ademhaling: Bepaalde bacteriën zijn obligate aëroben en hebben zuurstof nodig voor hun metabolische processen. Wanneer zuurstof beperkend wordt, kunnen sommige van deze bacteriën overschakelen naar alternatieve metabolismemodi om energie te besparen.

2. Anaerobe ademhaling: Sommige bacteriën zijn facultatieve anaëroben, die zowel aërobe als anaërobe ademhaling kunnen uitvoeren. Onder omstandigheden met weinig zuurstof kunnen ze overschakelen op anaerobe ademhaling, waarbij ze alternatieve elektronenacceptoren zoals nitraat, sulfaat of fumaraat gebruiken in plaats van zuurstof.

3. Gisting: Veel bacteriën zijn obligaat anaëroben en zijn voor hun energieproductie uitsluitend afhankelijk van fermentatie. Bij fermentatie worden organische verbindingen afgebroken zonder zuurstof als elektronenacceptor te gebruiken. Dit proces resulteert in de productie van eindproducten zoals lactaat, ethanol of propionaat.

4. Zuurstofwaarneming en -aanpassing: Bacteriën beschikken over zuurstofdetectiemechanismen om veranderingen in het zuurstofniveau te detecteren en erop te reageren. Ze kunnen genexpressie en metabolische routes dienovereenkomstig reguleren. Het SoxRS-systeem in *Escherichia coli* activeert bijvoorbeeld genen die betrokken zijn bij oxidatieve stressreacties onder omstandigheden met weinig zuurstof.

5. Biofilmvorming: Sommige bacteriën vormen beschermende biofilms, dit zijn gemeenschappen van cellen die zijn ingesloten in een matrix van extracellulair materiaal. Biofilms kunnen micro-omgevingen creëren met verlaagde zuurstofniveaus, waardoor bacteriën kunnen overleven in omstandigheden met weinig zuurstof.

6. Sporenvorming: Bepaalde bacteriën, zoals Bacillus- en Clostridium-soorten, kunnen slapende structuren vormen die endosporen worden genoemd wanneer ze worden blootgesteld aan ongunstige omstandigheden, waaronder weinig zuurstof. Endosporen zijn bestand tegen zware omstandigheden en ontkiemen wanneer de omstandigheden gunstiger worden, inclusief de aanwezigheid van zuurstof.

7. Horizontale genoverdracht: Bacteriën kunnen via horizontale genoverdracht genen van andere organismen verwerven, waardoor ze nieuwe metabolische capaciteiten kunnen verwerven. Sommige bacteriën kunnen genen verwerven die coderen voor enzymen die betrokken zijn bij anaërobe ademhaling of fermentatie van andere bacteriën, waardoor ze kunnen overleven in omgevingen met weinig zuurstof.

8. Metabolische flexibiliteit: Sommige bacteriën vertonen metabolische flexibiliteit, waardoor ze hun metabolische routes kunnen aanpassen op basis van de beschikbaarheid van zuurstof. Ze kunnen schakelen tussen aëroob en anaëroob metabolisme, afhankelijk van het zuurstofniveau, om hun overleving te garanderen.

Door deze strategieën toe te passen, kunnen bacteriën zich aanpassen en gedijen in diverse omgevingen, inclusief die met een laag zuurstofniveau. Deze aanpassingen zijn essentieel voor het behoud van het ecologische evenwicht en spelen een cruciale rol in verschillende natuurlijke processen en industriële toepassingen.