Anaerobe Bedingungen sind Umweltbedingungen, bei denen kein oder nur sehr wenig Sauerstoff (O₂) vorhanden ist. Unter solchen Bedingungen können viele Lebewesen nicht überleben oder wachsen, da sie Sauerstoff für ihren Stoffwechsel und die Energieproduktion benötigen. Allerdings gibt es Organismen und spezielle Stoffwechselwege, die es ermöglichen, auch ohne Sauerstoff zu leben und Energie zu gewinnen. Diese Lebensweise wird als anaerob bezeichnet und spielt eine zentrale Rolle in verschiedenen natürlichen und industriellen Prozessen.

Organismen, die ohne Sauerstoff existieren können, werden als anaerob bezeichnet und lassen sich in verschiedene Gruppen unterteilen. Obligat anaerobe Organismen sind strikt auf eine sauerstofffreie Umgebung angewiesen und sterben in Gegenwart von Sauerstoff ab, da Sauerstoff für sie toxisch ist. Fakultativ anaerobe Organismen hingegen können sowohl in Anwesenheit als auch in Abwesenheit von Sauerstoff leben. Sie sind in der Lage, ihren Stoffwechsel an die jeweilige Umgebung anzupassen und können beispielsweise bei Sauerstoffmangel auf eine Gärung (Fermentation) umschalten. Aerotolerante Anaerobier wiederum können Sauerstoff tolerieren, nutzen ihn jedoch nicht für ihren Stoffwechsel und beziehen ihre Energie ausschließlich aus anaeroben Prozessen.

Anaerobe Organismen gewinnen ihre Energie über alternative Stoffwechselwege, wie die Gärung oder die anaerobe Atmung. Bei der Gärung wird beispielsweise Glukose in andere Moleküle wie Ethanol, Milchsäure oder Buttersäure umgewandelt, wobei ein geringer Teil der in der Glukose gespeicherten Energie freigesetzt wird. Die Energieausbeute der Gärung ist dabei deutlich geringer als die der aeroben Atmung, da ohne Sauerstoff als Endakzeptor nur ein Bruchteil der chemischen Energie in ATP umgewandelt werden kann. Dennoch ermöglicht dieser Prozess das Überleben unter Sauerstoffmangel und hat ökologische und industrielle Bedeutung.

In der Natur finden sich anaerobe Bedingungen in vielen Lebensräumen, wie in Sümpfen, Mooren, auf dem Grund von Seen, in Meeresablagerungen, aber auch im Verdauungstrakt vieler Tiere und im Boden. Dort sorgen anaerobe Mikroorganismen für den Abbau organischer Stoffe. In Feuchtgebieten führen sie zur Bildung von Methan, das als „Treibhausgas“ bekannt ist. Im menschlichen und tierischen Darm sind anaerobe Bakterien ebenfalls aktiv und tragen zur Verdauung und zur Synthese von Vitaminen bei.

Industrie und Biotechnologie nutzen anaerobe Bedingungen in zahlreichen Prozessen. In der Lebensmittelproduktion ist die Milchsäuregärung grundlegend für die Herstellung von Produkten wie Joghurt, Sauerkraut und Käse, während die alkoholische Gärung von Hefen zur Produktion von Bier, Wein und anderen alkoholischen Getränken dient. Auch die Biogasproduktion basiert auf anaeroben Prozessen: In Biogasanlagen werden organische Abfälle und Biomasse unter anaeroben Bedingungen von Mikroorganismen abgebaut, wodurch Methan und Kohlendioxid entstehen. Das Methan kann als Energiequelle genutzt werden, und der Gärrest dient als organischer Dünger in der Landwirtschaft.

Zusammengefasst sind anaerobe Bedingungen charakteristisch für Umgebungen ohne Sauerstoff, in denen spezialisierte Organismen und Stoffwechselwege dominieren. Sie sind ökologisch bedeutsam für den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf und bieten auch im industriellen Kontext zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, von der Lebensmittelherstellung bis zur Energiegewinnung. Anaerobe Prozesse und die Organismen, die unter diesen Bedingungen leben, veranschaulichen die erstaunliche Anpassungsfähigkeit des Lebens an extreme und sauerstoffarme Umgebungen.