Vol. 28, Nr. 2/2018

Download PDF

C. DUMITRU (Facultatea de Medicină Veterinară Bucureşti)

ABSTRACT

It has long been thought that bacteria, which are unicellular organisms, are found in natural ecosystems only in planktonic form. But the ecologists have observed that the transformation and the circulation of matter in Nature are accomplished under the action of complex and dynamic communities of microorganism, nowadays known as biofilms. The advances in microscopy, in the use of sensors, in high-quality microprobes, but especially in the development of molecular biology techniques and fluorochrome labelling methods, made it possible to study in detail large varieties of natural habitats, knowing that in natural environments bacteria persist attached to the surface of solid supports, or associated with different types of interfaces, on which they multiply and form complex communities of cells embedded in a polymer matrix consisting of exopolysaccharides synthesized by bacterial cells existing in the structure of these communities. In natural environments, biofilms can be constituted from vegetative cells of a single bacterial species or, as a rule, from the association of several microorganisms (bacteria, microscopic fungi, unicellular algae and protozoa). It has also been demonstrated that bacterial biofilms are biological systems with a high level of organization in which component members form functional, dynamic and specifically coordinated communities, depending on the signals the system receives from its living environment. The complex architecture of biofilm allows direct contact between cells and enables them to produce and receive self-inducing molecules of synchronizing group behaviour so that they act as multicellular organisms. In bacterial communities organized into biofilms, especially when they are made up of several species, due to their physiological activities, complementary conditions are created for the occurrence of synergistic, neutral or, as the case may be, antagonistic relations. In the present paper the main data from the scientific literature regarding the factors that influence the formation of bacterial biofilms on solid surfaces, the stages of biofilm formation, the structure of natural biofilms, the mechanisms involved in the regulation of the biofilm formation process, the chemical composition of exopolysaccharides existing in the biofilm structure, ecological advantages offered to biofilm-organized cellular communities, as well as their ecological importance, are presented.

REZUMAT

Multă vreme s-a crezut că bacteriile, care sunt organisme unicelulare se găsesc în ecosisteme naturale numai sub formă planctonică. Ecologiștii au observat însă, că transformarea și circuitul materiei în natură se realizează sub acțiunea unor comunități complexe și dinamice de microorganisme, care sunt cunoscute în prezent sub denumirea de biofilme. Progresele realizate în microscopie, în utilizarea senzorilor, a microsondelor performante, dar mai ales în dezvoltarea tehnicilor de biologie moleculară și a unor metode de marcare cu fluorocromi, au făcut posibilă studierea detaliată a unor mari varietăți de habitate naturale, stabilindu-se că în mediile naturale bacteriile persistă atașate de suprafața suporturilor solide sau sunt asociate cu diferite tipuri de interfețe, la nivelul cărora se multiplică și formează comunități complexe de celule înglobate într-o matrice polimerică, constituită din exopolizaharidele sintetizate de celulele bacteriene existente în structura acestor comunități. În mediile naturale, biofilmele pot fi constituite din celule vegetative ale unei singure specii bacteriene sau, de regulă, din asocierea mai multor microorganisme (bacterii, ciuperci microscopice, alge unicelulare și protozoare). S-a demonstrat, de asemenea că biofilmele bacteriene sunt sisteme biologice, cu un înalt nivel de organizare, în care membrii componenți formează comunități structurate funcțional, dinamice și specific coordonate, în funcție de semnalele pe care sistemul le primește din mediul lui de viață. Arhitectura complexă a biofilmului permite contactul direct dintre celule și le oferă posibilitatea de a produce și recepționa moleculele autoinductoare sincronizării comportamentului de grup, astfel încât acestea să acționeze ca organisme multicelulare. În cadrul comunităților bacteriene organizate în biofilme, mai ales atunci când acestea sunt constituite din mai multe specii, grație activităților lor fiziologice se creeză condiții complementare pentru aparția unor relații sinergice, de neurtalitate sau după caz, a unor relații antagonice. În prezenta lucrare sunt prezentate principalele date din literatură referitoare la factorii care influențează formarea biofilmelor bacteriene pe suprafețele solide, etapele formării biofilmelor, structura biofilmelor naturale, mecanismele implicate în reglarea procesului de formare a biofilmelor, compoziția chimică a exopolizaharidelor existente în structura biofilmelor, avantajele ecologice oferite comunităților celulare organizate sub formă de biofilme, precum și importanța ecologică a acestora.