Domů     Příroda
Biofilm zabíjí stejně jako rakovina
Asi 20 mm silná vrstva termofilních bakterií v termálním pramenu Mickey Hot Springs v Oregonu

Mikroby umí něco podobného jako mravenci nebo termiti: Staví si společná „hnízda“. Z jedinců se stávají vzájemně komunikující kolonií, což mění jejich vlastnosti. Především tak získávají mnohonásobně vyšší odolnost vůči antibiotikům.

Proto biofilmy představují pro medicínu obrovský problém. .

Proč to dělají, je zbytečná otázka. Je to očividně výhodné. Lidské snahy jsou proti bakteriím schovaným v biofilmech, často s dalšími mikroby, prostě směšně neúčinné. Americký Národní zdravotní institut (NHI) odhaduje, že více než 80 % mikrobiálních infekcí v těle je způsobeno biofilmy.

Standardní léčba na ně mnohdy nedělá dojem a houževnatě se drží i pod přímým lékařským dohledem. V počtu obětí jsou možná srovnatelné s rakovinou. Napadají nejen vlastní tkáně těla, ale velmi rychle dokážou kolonizovat lékařské materiály, vývody katetrů a povrchy implantátů, jako jsou náhrady kloubů, srdečních chlopní nebo kardiostimulátory.

Zbavit se jich je velmi obtížné, zato se umí velmi rychle vrátit. A tak je zajímavější ptát se, ne proč to dělají, ale jak: Jak to, že jim nevadí dezinfekce ani antibiotika? Jakým způsobem získávají v biofilmu super sílu?

Budování krok za krokem

Odpověď vědci nemohli získat jinak než podrobným sledováním vzniku kolonií v biofilmu. Na počátku může být jedna jediná bakterie, existující zatím osaměle ve vlhkém prostředí. Ta se ale může rozhodnout usadit, když najde vhodný podklad.

Odhaduje se, že usazení v koloniích dokáže až 80 % druhů bakterií, takže nejde o žádnou vzácnost. Záleží jen na tom, jestli mají genetickou výbavu, která jim umožní přechod od života samotáře ke společensky žijícímu mikrobu, protože to vyžaduje rozsáhlou změnu.

A to už od prvního kroku. K tomu musí být bakterie schopná produkovat látky, které působí jako molekulární lepidlo. Jinak se na podkladu neudrží. V lepidle převažují polysacharidy podobné škrobu, proto biofilm působí mazlavě.

Této škrobovité hmoty dokáže kolem sebe vytvořit překvapivě mnoho, až natolik, že váha tohoto slizu může stonásobně překročit váhu bakterií. Tím ale proměna teprve začíná. Postupně se zapojují další geny, které mění aktivitu bakterie z jednotlivce na člena společenství.

Život v matrixu

To, co mikroby, především bakterie, začnou budovat, skutečně připomíná matrix čili strukturu fungující jako živná půda. A bakterie si ji umí dobře vybavit. Škrobovitý sliz není kompaktní, ale protkaný sítí opěrných struktur, které mu dávají tvar a pevnost, a také spletitých kanálků.

Ty přivádějí živiny a kyslík a ven transportují odpad. Svou složitostí biofilm připomíná pulzující život v soustavě mravenišť. A podobně jako mravenci začnou bakterie vzájemně komunikovat chemickými signály.

Těmi nejspíš dokážou také regulovat své množení v různých patrech matrixu. Jinak by totiž hrozil překotný růst bakterií u povrchu biofilmu, které mají nejblíž ke zdrojům živin.  Svým přemnožením by nutně ucpaly kanálky rozvádějící živiny do spodních vrstev, čímž by biofilm odspodu odumíral.

K tomu ale nedochází. Zásobování je sice směrem k základně stále chudší, průtok kanálky je pomalejší, ale nepřerušený. Jistá regulace v chování mikrobů s ohledem na celou kolonii tedy zřejmě musí fungovat. Mikroby v biofilmech mají jiný problém.

Potíže růstu

Když se biofilmu daří, dříve nebo později narazí na potíže růstu. Čím je mikrobů více, tím rychleji vyčerpávají zdroje. I pro tento případ mají bakterie signál. Biologové ho označují výrazem quorum sensing a jednoduše znamená, že je kolem příliš těsno a bakterie mají hlad.

Mimochodem, quorum sensing si mezi sebou nehlásí jen bakterie biofilmu, ale i volně a jednotlivě žijící, kterým se říká planktonní. U těch mořských to pak může vidět i člověk: Některé druhy bakterií přitom začínají světélkovat a vytvářet barevnou záři v moři.

Jakkoliv působí krásně, je to vlastně volání hladu. Biofilmy nesvětélkují, ale reagují. Když matrix přestane poskytovat výživu, je pro bakterie už jen pastí. A tak se musí uvolnit a dostat ven. K tomu účelu začnou tvořit specifické látky, které rozpouštějí sliz a otvírají cestu ven.

Z bakterií vázaných v koloniích biofilmu se znovu stávají planktonní a celý cyklus se opakuje. Až planktonní bakterie narazí na vhodný podklad, kde bude i dostatek živin, usadí se a založí nový biofilm.

Více se dočtete v čísle 3/2025.

Autorka: Kateřina Pavelcová

Zdroje informací a fotografie
Související články
Příroda Zajímavosti 29.10.2026
Každý podzim se přes Evropu přesouvají miliardy pestřenek. Na jejich tělech přitom mohou být na vzdálenost stovek kilometrů přenášena i pylová zrna. Rozsah tohoto dosud málo prozkoumaného fenoménu nyní odhalil mezinárodní tým vědců z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy a University of Exeter. Výsledky ukazují, že migrace pestřenek může představovat významný mechanismus dálkového šíření pylu mezi […]
Příroda 28.10.2026
Zoologické zahrady vnímají lidé jako místo, kde jsou chovány zejména exotické a často ohrožené druhy zvířat. Moderní zoo přitom rozvíjejí nejrůznější formy ochranářských aktivit. Takové aktivity se ovšem mohou týkat i ryby, kterou bychom jako exotickou určitě neoznačili. V minulosti byl karas obecný v tuzemských vodách hojně rozšířený. Ovšem ztráta přirozeného prostředí a expanze invazního […]
Příroda Zajímavosti 27.10.2026
Banány patří k nejoblíbenějším druhům ovoce na světě. Odrůdě Cavendish, která tvoří 97 % exportu, však hrozí vyhynutí nejen vinou změny klimatu, ale i agresivního plísňového onemocnění zvaného panamská nemoc. Nyní to vypadá, že se vědcům naštěstí podařilo dosáhnout pokroku na cestě k jejich záchraně! Banány odrůdy Cavendish nemají semena a rozmnožují se výhradně odnožemi, […]
Příroda Zajímavosti 21.10.2026
Nejznámějším žralokem je bezpochyby velký bílý, který byl zejména v minulosti často nazýván lidožravý. Jde o silně stigmatizující označení. Ostatně lidské oběti si každoročně připisují i hroši, hadi či krokodýli a žádné z těchto zvířat nemá tak špatnou pověst jako právě žraloci. Do značné míry je to dáno tím, jak byli vyobrazeni v pop-kultuře, a […]
Příroda Zajímavosti 21.10.2026
Včela se řídí pudem a při pocitu ohrožení reaguje útokem. Kdyby její zbraň pronikla do vosího těla, mohla by ji zase vytáhnout. Jenže žihadlo zajelo do kůže, a ta má úplně jinou strukturu. Ven už ho statečná obránkyně nedostane. Včely jsou evolučně jedněmi z nejúspěšnějších živočichů. Tito zástupci blanokřídlého hmyzu se na modré planetě objevili […]
reklama
Nejčtenější články
za poslední
24 hodin    3 dny    týden
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
reklama
Copyright © RF-Hobby.cz
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz