Biofilm

 I biofilmen er det et metabolsk samarbeid mellom artene, hvor arter kommuniserer via tetthetsavhengige quorumsignaler, hvor artene i biofilmen skiller ut signalmolekyler som tiltrekker andre. Det skjer en form for altruisme blant mikroorgansimene kalt Grønnskjeggeffekten. Arkitekturen og strukturen i en biofilm gjør at bakterier i biofilmen ofte ligger beskyttet, og er resistente mot antibiotika, desinfeksjonsmidler, detergenter eller et immunsystem og fagocytose. Biofilmen kan bestå av komplekse samfunn med bakterier, virus og sopp som kan utveksle metabolitter hvor det som skilles ut fra en organismeart benyttes av en annen art. På overflaten av unge røtter lever bakterier i slimlaget utskilt fra rotspissen.Epitelcellene er dekket av en slimmembran i luftveier og kroppshulrom.  I vår kropp er det biofilm på tennene, i slimet i slimhinnene i munn, hals, lunger, vagina, og i slimet slimhinnene i tykktarmen. I tykktarmen hvor bakteriene har mange timer disponibelt til omsetning av maten (kostfiber, fruktaner, oligosakkarider) produseres korte fettsyrer som tas opp av tykktarmen, og vitaminer som vitamin K og vitamin B₁₂. Slimhinnene inneholder immunceller, immunsystem, og antimikrobielle peptider som hindrer vekst av patogener og patogener som trenger seg gjennom epitelcellene og inn i cellevevet, men fremmer vekst at kommensaler og gunstige mikroorganismer. Bakteriene benytter pili og fimbri som festemekanismer i koloniseringen av biofilmen. Ved peristaltikk og ciliebevegelser fjernes gammelt slim, og det produseres nytt slim. 

Det er en biofilm på steiner og objekter i vann, i vann- og kloakkrør, og produksjonslinjer og rørsystemer i industrien. I biologiske systemer er det biofilmer på alle indre og ytre overflater. 

Biofilm på tenner (plakk) gir hull og tannkjøttsykdom (gingivitis, periodontitt). Når bakterier i biofilmen på tennene metaboliserer fermenterbare karbohydrater dannes det syrer i biofilmen som løser opp emaljen på tennene. Det er en biofilm i munn, hals, tarmkanalen, i urinkanalen, vagina, og ved endokarditt i hertet, og det kan dannes biofilm på urinkateter, kirurgiske implantater som proteser og kunstige hjerteklaffer.  En biofilm kan gi beskyttelse mot sykdom, for eksempel melkesyrebakterier , eller hvor Gram-positive drueklaseformete hvite staphylokokker Staphylococcous epidermidis lever som en kommensal i biofilmen på huden til mennesker, men som ved forstyrrelser og redusert immunsystem kan komme inn i sår og gi sykdom. En biofilm kan være involvert i sykdomstilstander. Pseudomonas aeruginosa er en bakterie som gir sykehusinfeksjoner (nokosomi) og omkapsles av en biofilm, også i et slimlag i lungene ved sykdom. Gonorré-bakterien Neisseria gonorrhoeae kan også leve i en biofilm i urinveier, hals og rektum.

I en biofilm på en overflate er det ofte en kompleks samling med mikroorganismer som danner komplekse næringsnett hvor organismene skaffer seg energi ved å leve på forskjellige trinn på redokspotensialskalaen. Biofilmen gir også mulighet for horisontal genoverføring. I en biofilm kan det være reduserende forhold og i slike tilfeller brukes andre stoffer enn oksygen som elektronakseptor, f.eks. sulfat (sulfatreduserende bakterier), nitrat (nitratreduserende bakterier) og karbondioksid. Metanogene bakterier bruker CO₂ som elektronakseptor og det dannes metan. I et næringsnett kan både metanogene og metanotrofe bakterier leve sammen. Metanotrofe bakterier bruker metan som kilde til karbon, elektroner og protoner. Mikroorganismene i biofilmen bruker organiske eller uorganiske elektrondonorer, og karbonkilden kan være organisk eller i form av karbondioksid (CO₂). Anaerobe bakterier i en biofilm, bl.a. sulfatreduserende bakterier som danner hydrogensulfid kan gi anaerob korrosjon av vannrør, kloakkrør, og oljeinstallasjoner. Det er konkurranse mellom de forskjellige bakterieartene, og spesielt aktinobakterier er kjent for å produsere en rekke typer forskjellige antibiotika,  eksotoksiner og endotoksiner som bli anvendt i konkurransen i biofilmen. Aktinobakterier produserer også geosmin som gir jordlukt.   Bakterien Pseudomonas fluorescens kan i noen tilfeller lage en biofilm på røttene til planter, noe som beskytter røttene mot patogene sopp.

Biofilm på mikroplast i ferskvann og saltvann

Forurensning av vann med mikroplast og nanoplast har gitt opphav til nisjer med biofilm på plastpartikler i globale akvatiske økosystemer med ferskvann eller saltvann. En slik biofilm på mikro- og nanoplast gjør at plastpartiklene lettere kan bli tatt opp i planteplankton og dyreplankton, og derved komme inn i næringskjeder, med uanede konsekvenser for arter i limniske og marine økosystemer på lengre sikt. I vannrenseanlegg for kloakkvann hvor man skal fjerne nitrogen med denitrifiserende bakterier, eller fjerne organisk materiale via bakterievekst så er det blitt benyttet plastbiter som gir feste for bakteriene i renseanlegget i en biofilm. Slik mikroplast kan unnslippe fra klopakkrenseanleggene. Plast i form av mange forskjellige polymerer ansees for å ha skapt enda et antopogent globalt forurensningsproblem, og rekken av slike menneskeskapte globale forurensninger har blitt sværtlang. Plast i alle dens former blir brukt over alt, inkludert kosmetikk og tannkrem, og danner grunnlag for bakterieassosierte nisjer i alle Jordens økosystemer.  

Tilbake til hovedside