غشاء حيوي رقيق
عودة للموسوعةالبيوفيلم (بالإنجليزية Biofilm) هوتكدّس معقّد للكائنات المجهريّة، يتّسم بإفراز نسيج خارج الخليّة محصّن ولاصق. تتميّز البيوفيلمات بالارتكاز على سطح، التّغايريّة البنياويّة، التّنوّع الوراثي، التّفاعل المعقّد بين الخلايا، نسيج خارج الخليّة متكوّن من موادّ مبلمرة/متماثرة. الكائنات الحيّة الّتي تستطيع العيش كخلايا وحيدة تتواجد بشكلين مختلفين: الأوّل هوالمعروف بالخلايا العائمة والحرّة (البلانكتونيّة) حيث أنّ الخلايا يمكن لها العوم والعيش في وسط سائل. أمّا الشّكل الثّاني فهوحالة الالتصاق أين تكون الخلايا مكوّمة بإحكام وملتصقة بشدّة ببعضها البعض وفي غالب الأحيان تلتصق هذه الخلايا بسطح صلب. التّغيّر في السّلوك البكتيري يعود لعدّة عوامل مثل إدراك النّصاب (Quorum Sensing) إضافة إلى آليّات أخرى تختلف ما بين الفصائل.
تكوّن البيوفيلم
تكوّن البيوفيلم يبدأ بارتكاز والتصاق كائنات مجهريّة عائمة بسطح. في البداية تلتصق المستعمرات الأولى بالسّطح عن طريق قوى فان دير وولز الضّعيفة والانعكاسيّة. إذا لم يتمّ نزع المستعمرات عن السّطح فورا فإنّه يمكن لها حتى تتثبّت بشكل دائم عن طريق جزيئات الالتصاق الخلويّ مثل أشعار البكتيريا. تقوم المستعمرات الأولى بتسهيل عمليّة وصول الخلايا الأخرى بتوفير أشكال عديدة من أماكن الالتصاق وبناء نسيج خارج الخلية يربط البيوفيلم ببعضه. لا تستطيع بعض الفصائل الالتصاق بسطح وحدها غير أنّه يمكن حتى تثبّت نفسها بالنّسيج خارج الخليّة أومباشرة بالمستعمرات الأولى. عند غزوهذا السّطح وتكوين البيوفيلم تقوم الخلايا بالتّواصل عن طريق إدراك النّصاب (Quorum Sensing). عندما يحدث الغزو، ينموالبيوفيلم تدريجيّا عن طريق انقسام الخلايا وجلب خلايا جديدة. آخر فترة في تكوّن البيوفيلم تعهد بالتّطوّر وهي تمثّل الفترة التّيقد يكون قد اكتمل فيها تأسيس البيوفيلم، حينها يمكن للبيوفيلم حتى يتغيّر فقط من ناحية الشّكل والحجم. تطوّر البيوفيلم يسمح للخلايا حتى تصبح أكثر مقاومة للمضادّات الحيويّة.
خصائص البيوفيلم
تتواجد البيوفيلمات في العادة على سطوح صلبة مغمورة ب أومعرّضة لبعض السّوائل المائيّة رغم أنّه بإمكانها التّكوّن على أشياء عائمة، سطوح مبلّلة، سطوح الأوراق، خاصّة بالمناخات ذات الرّطوبة العالية. بتوفّر الموارد الكافية للنّموّ، يمكن للبيوفيلم حتى ينموبسرعة ليصبح عيانيّا(واضحا للعين المجرّدة). يمكن للبيوفيلم حتى يحتوي على عدّة أنواع من الكائنات المجهريّة مثل: البكتيريا، العتائق، الفطريات، الحيوانات الأواليّة، الطّحالب أوالأشنيات. كلّ مجموعة تقوم بعمليّات أيضيّة متخصّصة غير أنّ بعض الكائنات المجهريّة تقوم بتكوين بيوفيلمات أحاديّة الفصيلة في ظروف معيّنة.
النّسيج خارج الخليّة
يساهم النّسيج الخارجي في تماسك واتّحاد البيوفيلم. هذا النّسيج مكوّن من موادّ مبلمرة تدعى ال إ.ب.س (EPS)، اختصارا للموادّ المبلمرة الخارجيّة(extracellular polymeric substance) أوعديد السّكاريد الخارجي. يحمي النّسيج الخلايا الموجودة به كما يسهّل عمليّة الإتّصال بين هذه الخلايا بواسطة إشارات بيوكيميائيّة. أوجدت الدّراسات أنّ بعض البيوفيلمات تحتوي على قنوات مائيّة تساعد على توزيع الأغذية وجزيئات الإشارة. هذا النّسيج قويّ جدّا إلى درجة أنّ في ظروف معيّنة، البيوفيلمات يمكن حتى تصبح متحجّرة. تتميّز البكتيريا الّتي تعيش بالبيوفيلم بخصائص مميّزة عن تلك الّتي تعيش حرّة عائمة. ذلك لأنّ المحيط الكثيف والمحمي داخل البيوفيلم يسمح للبكتيريا بالتّعاون والتّفاعل بطرق مختلفة. أحد فوائد العيش في هذا المحيط بالنّسبة للبكتيريا هوازدياد المقاومة ضدّ المنظّفات الكيميائيّة والمضادّات الحيويّة إذ أنّ النّسيج البيوخلوي الكثيف والطّبقة الخارجيّة للخلايا يحميان المجتمع الدّاخليّ (الخلايا المتواجدة في أغمار البيوفيلم). في بعض الأحيان يمكن لمقاومة المضادّات الحيويّة حتى تتضاعف إلى الألف.
أمثلة
البيوفيلمات واسعة الانتشار. تقريبا كلّ نوع من أنواع الكائنات الحيّة المجهريّة، ليس فقط البكتيريا والعتائق، تمتلك آليّات تسمح لها بالالتصاق بسطوح وببعضها البعض.
في الطّبيعة
يمكن حتى تتواجد البيوفيلمات على الأحجار والحصيّ في قاع المجاري والأنهار كما يمكن حتى تتكوّن على سطوح البرك الرّاكدة. يظهر أنّ البيوفيلمات تشكّل مكوّنات ضروريّة في السّلسلة الغذائيّة في الأنهار والمجاري، تتغذّى عليها اللاّفقّاريّات المائيّة الّتي بدورها تمثّل غذاء للأسماك.
تنموالبيوفيلمات في برك حارّة، حامضيّة بمنتزه يلوستون الوطني (الولايات المتّحدة الأمريكيّة) والأنهار الجليديّة بأنتاركتيكا.
في الميدان الصّناعي
في الميدان الصّناعي، يمكن للبيوفيلم حتى يتكوّن داخل الأنابيب ممّا يؤدّي إلى انسدادها، التّأكسد والصّدأ. تكوّن البيوفيلم على الأرضيّة يمكن حتى يؤثّر على الصّحّة في مناطق تحضير الأطعمة. البيوفيلمات المتواجدة بالنّظام التّبريدي للمياه تنقص من انتنطق الحرارة، كما أنّها تؤوي بكتيريا الفيليقية.
يمكن حتى تستخدم البيوفيلمات لأهداف بنائيّة، مثلا منشآت معالجة مياه المجاري تستعمل فترة للمعالجة أين يتمّ تمرير مياه المجاري عبر بيوفيلمات على مرشّحات، هذه البيوفيلمات تقوم باستخلاص وهضم الموادّ العضويّة. في مثل هذه البيوفيلمات، تقوم البكتيريا بنزع الموادّ العضويّة بينما تقوم الحيوانات الأواليّة والدّولابيّات بنزع البقايا الصّلبة العالقة، إضافة إلى الجراثيم المسقمة والكائنات الحيّة الأخرى. المرشّحات الرّمليّة البطيئة تعتمد على تطوّر البيوفيلم بنفس كيفية ترشيح الماء المتواجد بسطح البحيرات والأنهار لجعلها مياها صالحة للشّرب.
يمكن للبيوفيلم حتى يساعد في التّخلّص من النّفط من المحيطات والشّبكة البحريّة الملوّثة. يتمّ تصفية الزّيوت والنّفط عن طريق نشاط الانحلال الهيدروكربوني لمجموعة الكائنات المجهريّة الحيّة، خاصّة بواسطة بعض الكائنات المتخصّصة والمكتشفة مؤخّرا والّتي تمّ تسميتها البكتيريا المتخصّصة في أكسدة الهيدروكربون(HCB).
في جسم الأنسان
تتواجد البيوفيلمات كذلك على أسنان معظم الحيوانات وتعهد باللّويحة السّنّيّة الّتي يمكن حتى تؤدّي إلى تطوّر سقم نخر الأسنان أوأمراض اللثة.
البيوفيلم والأمراض المعدية
أثبتت الدّراسات الفهميّة أنّ للبيوفيلمات علاقة بأنواع مختلفة من الأمراض الميكروبيّة في جسم الإنسان (حوالي 80% من كلّ الأمراض المعدية).
مراجع
- ^ Danhorn, T; Fuqua, C (2007). "Biofilm formation by plant-associated bacteria". Annual Review of Microbiology. 61: 401–22. doi:10.1146/annurev.micro.61.080706.093316. PMID 17506679.
- ^ [1]Ibrahim, Ahmed (2015): The tragedy of the commons and prisoner's dilemma may improve our realization of the theory of life and provide us with advanced therapeutic ways. figshare. نسخة محفوظة 17 ديسمبر 2019 على مسقط واي باك مشين.
- ^ Stewart PS, Costerton JW (July 2001). "Antibiotic resistance of bacteria in biofilms". Lancet. 358 (9276): 135–8. doi:10.1016/S0140-6736(01)05321-1. PMID 11463434.
انظر أيضا
- فهم ميكروبات الفم
- سحج سني
التصنيفات: علم الأحياء الدقيقة البيئي, علم البكتيريا, علم التربة البيئي, علم الأحياء الغشائي, مادة بيولوجية, مصطلحات علم الأحياء الدقيقة, قالب أرشيف الإنترنت بوصلات واي باك, بوابة علم الأحياء الدقيقة/مقالات متعلقة, بوابة علم الأحياء/مقالات متعلقة, بوابة علم الأحياء الخلوي والجزيئي/مقالات متعلقة, جميع المقالات التي تستخدم شريط بوابات, قالب تصنيف كومنز بوصلة كما في ويكي بيانات
