Информация для населения

Биопленка - сообщество микроорганизмов

Сотни миллионов форм жизней обитает снаружи и внутри нас. Мы переносим на себе больше микробов, чем имеем клеток в организме. На каждом сантиметре нашей кожи находиться как минимум 2000 бактерий, каждая из которых дышит, питается, а иногда даже перемещается в пространстве. В каком-то смысле микробы ближе к нам, с ними у нас самые тесные взаимоотношения из всех живых существ. Будь они в воздухе, в воде или в еде микробы резко влияют на нашу жизнь. В процессе эволюции микроорганизмы адаптировались к самым различным экологическим условиям. Известны бактерии живущие при 65 градусах, растущие при минусовой температуре, размножающиеся в среде, содержащей до 25% соли, бактерии которые обитают в воде, охлаждающей атомные реакторы, и переносят облучение, баротолерантные бактерии выдерживающие давление в несколько сот атмосфер.

Изучение мира микроорганизмов последние десятилетия привело к новым открытиям. Оказалось, ради выживания микробы собираются в сообщество – биопленки, где ряд функций они выполняют вместе, и в то же время происходит распределение обязанностей. Это похоже на социальное поведение насекомых – пчел, муравьев. Чаще всего подобные колонии состоят из нескольких видов бактерий. Клетки здесь работают коллективно, как живая система. Каналы между группами клеток доставляют воду и пищу каждой клетке, облегчают выведение продуктов жизнедеятельности. Все эти характеристики в сочетании с крепко сплоченной структурой придают биопленкам высокую устойчивость к обычным моющим и дезинфицирующим средствам, устойчивость при химических и физических стрессах, например, изменении рН, воздействии кислорода, давлении и т.д. Поэтому не удивительно, что однажды образовавшуюся биопленку очень сложно удалить. Самая известная биопленка - чайный гриб, который представляет собой симбиоз уксуснокислых бактерий и дрожжей многих видов. Дрожжи включены в структуру, образованную бактериями, и эта толстая «лепешка» плавает на поверхности жидкости.

В природе биопленки распространены повсеместно: слизь на камнях на берегах водоемов, тонкое наслоение, формирующееся на зубах, также они выстилают трубопроводы, нефтепроводы, аквариумы, постоянные катетеры, внутренние имплантаты, контактные линзы и протезы. Биопленки могут образоваться при любых инфекциях. Патогенные микробы вначале образуют биопленки, и только потом возникает заболевание. Чрезвычайно тяжело лечить заболевания полимикробного происхождения, когда чувствительность к антибиотикам микроорганизмов, ассоциированных в биопленку, не соответствует таковой на клинических изолятах чистых культур бактерий. Болезнь легионеров, унесшая жизни 29 человек в Филадельфии в 1976 г., оказалась связанной с бактериями биопленки, образовавшейся в системе кондиционирования воздух.

С биопленками связана множественная лекарственная устойчивость к антибиотикам. С биопленками, образующиеся на поверхностях стен, полов, кроватей, тесно связана и проблема внутрибольничных инфекций. Благодаря возможности выживать в воде, навозе, почве патогены с легкостью могут атаковать растения и образовывать колонию на их поверхности. Однажды атаковав растение, болезнетворные микроорганизмы очень часто формируют биопленки на его тканях.

В то же время современная биотехнология позволяет успешно использовать оптимальное сообщество микроорганизмов для выполнения определенных функций. Это актуально в производстве пищевых продуктов, лекарств и пищевых добавок, утилизации разного рода отходов, нейтрализации загрязнений воды и почвы нефтепродуктами. Такие сообщества называют иногда консорциумами микроорганизмов. В течение достаточно долгого периода времени и по сегодняшний день огромное количество исследований связано с производством именно биопленки для упаковки продуктов. Но в отличие от созданной бактериями, синтезированная биопленка призвана помочь человеку и окружающей среде. Вопросом создания экологически чистых упаковочных материалов на замену полиэтилену занимаются ученые во всем мире. Уже налажено промышленное производство подобных материалов на основе биоразлагаемых полиэфиров. Также ведутся попытки сделать промышленные полимеры биоразлагаемыми или создать пластмассы на основе природных компонентов. Исследования в области биопленок продолжаются. Создание средств, мишенями действия которых могут стать системы регуляции внутри биопленки позволит «управлять» бактериями, направить их жизнедеятельность во благо человека.