Биопленка
Совокупность микроорганизмов, в которой клетки, часто встроенные в самопродуцируемый матрикс внеклеточных полимерных веществ (ВПС), прилипают друг к другу и/или к поверхности.
Биопленка представляет собой любой синтрофический консорциум микроорганизмов , в котором клетки прилипают друг к другу, а часто и к поверхности. [2] [3] Эти прикрепленные клетки погружаются в слизистый внеклеточный матрикс , состоящий из внеклеточных полимерных веществ (EPS). [2] [3] Клетки внутри биопленки производят компоненты ЭПС, которые обычно представляют собой полимерный конгломерат внеклеточных полисахаридов , белков , липидов и ДНК . [2] [3][4] Поскольку они имеют трехмерную структуру и представляют образ жизни сообщества микроорганизмов, их метафорически описывают как «города для микробов». [5] [6]
Биопленки могут образовываться на живых или неживых поверхностях и могут быть распространены в природных, промышленных и больничных условиях. [3] [7] Они могут составлять микробиом или быть его частью. Микробные клетки, растущие в биопленке, физиологически отличаются от планктонных клеток того же организма, которые, напротив, представляют собой одиночные клетки, способные плавать или плавать в жидкой среде. [8] Биопленки могут образовываться на зубах большинства животных в виде зубного налета , где они могут вызывать кариес и заболевания десен .
Микробы образуют биопленку в ответ на ряд различных факторов [9] , которые могут включать клеточное распознавание специфических или неспецифических участков прикрепления на поверхности, сигналы питания или, в некоторых случаях, воздействие на планктонные клетки субингибиторных концентрации антибиотиков . [10] [11] Клетка, которая переключается на способ роста биопленки, претерпевает фенотипический сдвиг в поведении, при котором большие наборы генов регулируются по-разному . [12]
Биопленку также можно рассматривать как гидрогель , представляющий собой сложный полимер, который содержит воду, во много раз превышающую его сухую массу. Биопленки — это не просто слои бактериальной слизи, а биологические системы; бактерии организуются в скоординированное функциональное сообщество. Биопленки могут прикрепляться к поверхности, такой как зуб или камень, и могут включать один вид или разнообразную группу микроорганизмов. Субпопуляции клеток в биопленке дифференцируются, чтобы выполнять различные действия по подвижности, продукции матрикса и споруляции, поддерживая общий успех биопленки. [13]Бактерии биопленки могут делиться питательными веществами и защищены от вредных факторов окружающей среды, таких как высыхание, антибиотики и иммунная система организма-хозяина. Биопленка обычно начинает формироваться, когда свободно плавающая бактерия прикрепляется к поверхности. [14] [ нужна страница ]
Считается, что биопленки возникли на первобытной Земле в качестве защитного механизма для прокариот, поскольку условия в то время были слишком суровыми для их выживания. Их можно найти очень рано в записях окаменелостей Земли (около 3,25 миллиарда лет назад) как в виде архей, так и бактерий, и обычно они защищают прокариотические клетки, обеспечивая им гомеостаз, способствуя развитию сложных взаимодействий между клетками в биопленке. [3]
