Comstock/Comstock/Getty Images

Bacteriën zijn de onzichtbare werkpaarden van de planeet, die organisch materiaal consumeren en dit transformeren in voedingsstoffen die het leven in ecosystemen in stand houden. Met een mondiale biomassa die die van alle andere organismen bij elkaar overtreft, gedijen bacteriën overal waar water is, reproduceren ze zich met verbazingwekkende snelheid en verduren ze extreme omstandigheden die anders de biologische activiteit tot stilstand zouden brengen. Hun collectieve vermogen om chemische elementen te recyclen ondersteunt de veerkracht van zowel land- als watermilieus.

Bacteriële vertering

Chemoheterotrofe bacteriën halen koolstof en energie uit organische verbindingen. Ze scheiden extracellulaire enzymen af ​​die complexe moleculen afbreken tot eenvoudige suikers, aminozuren en andere opneembare vormen. Deze extracellulaire vertering – in wezen een openbare dienst – zorgt ervoor dat bacteriën kunnen gedijen terwijl ze hun gemeenschappen voorzien van essentiële voedingsstoffen. Daarentegen benutten chemoautotrofen anorganische moleculen voor energie en fixeren ze koolstof uit CO₂, terwijl fotoautotrofen lichtenergie opvangen. Hoewel deze laatste het organische materiaal niet afbreken, zijn ze onmisbaar voor de kringloop van voedingsstoffen en de opslag van koolstof.

Koolstof- en voedingsstoffencyclus

Als cruciale actoren in de koolstof- en stikstofcycli zetten bacteriën CO₂ uit de atmosfeer om in cellulaire biomassa, waardoor koolstof effectief wordt vastgelegd. Chemoheterotrofen keren dit proces tijdens de ontbinding om, waardoor CO₂ weer in de atmosfeer vrijkomt. Stikstofbindende bacteriën, waaronder cyanobacteriën, zetten atmosferische N₂ om in biologisch beschikbare stikstof en vormen zo de basis voor de synthese van plantaardige eiwitten. Symbiotische associaties tussen deze fixeermiddelen en planten zorgen voor een wederzijds voordelige uitwisseling:planten leveren koolhydraten en bacteriën leveren stikstof (zie ASM ).

Biofilms

Microbiële biofilms – gemeenschappen van bacteriën, schimmels en algen ingekapseld in extracellulaire polymere stoffen – dienen als de eerste ontbindingslijn in veel ecosystemen. Door enzymen, voedingsstoffen en genetisch materiaal te delen, versnellen biofilms de afbraak van taaie plantaardige polymeren zoals lignine en cellulose. In zoetwaterhabitats zijn ongewervelde dieren afhankelijk van ‘geconditioneerd’ bladafval, dat pas verteerbaar wordt na verzachting door biofilms. Soortgelijke processen vinden plaats op het land, waar biofilms de afbraak van zwerfvuil en bodemvorming initiëren.

Anaërobe omstandigheden

Hoewel het meeste leven afhankelijk is van zuurstof, kunnen bacteriën overleven in zuurstofarme omgevingen zoals oceaanbodems, dicht bladafval en verdichte bodems. In deze anaerobe niches vervangen microben zuurstof door alternatieve elektronenacceptoren – nitraat, sulfaat of zelfs koolstofdioxide – om de stofwisseling in stand te houden. Methanogene archaea produceren bijvoorbeeld methaan in echte anoxische omstandigheden, wat het opmerkelijke aanpassingsvermogen van het microbiële leven illustreert.