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Vom Zahn bis zur Wasserleitung: Wissen Sie, wo sich Biofilme verstecken?
Biofilm ist eine Stoffwechselgemeinschaft, die aus Mikroorganismen besteht, die sich aneinander ansiedeln und normalerweise an einer Oberfläche haften. Diese anhaftenden Zellen sind von einer viskosen extrazellulären Matrix umgeben, die aus Polysacchariden, Proteinen, Fetten und DNA besteht. Biofilm kommt in natürlichen und künstlichen Umgebungen vor, nicht nur in Flüssen und Sümpfen, sondern kann auch auf Zähnen und sogar in Fabrikwasserleitungen verborgen sein.
Biofilm ermöglicht es Mikroorganismen, wie in einer Stadt geordnet zu funktionieren, und bietet eine einzigartige ökologische Umgebung, die es Mikroorganismen ermöglicht, miteinander zu kooperieren und Ressourcen zu teilen.
Solche Biofilme können sich auf lebendem Gewebe (z. B. Zähnen, Pflanzenwurzeln) oder auf nicht lebenden Objekten (z. B. Rohren, Flussufersteinen) bilden. Sobald sich Mikroorganismen an einer Oberfläche festsetzen, beginnen sie eine Reihe von Wachstums- und Reproduktionsprozessen, bei denen sie sich ganz anders verhalten als einzellige Mikroorganismen, die frei im Wasser schwimmen.
Biofilmbildung
Der Prozess der Biofilmbildung lässt sich bis in die Frühzeit der Erde zurückverfolgen, als die Bedingungen für Mikroorganismen zu hart waren. Für Mikroorganismen bieten Biofilme die nötige Stabilität und Schutz. Sie können in einer Vielzahl von Umgebungen brüten, von sauren und stark salzhaltigen Umgebungen bis hin zu eisigen Polarregionen.
Die Bildung von Biofilm beruht zunächst auf der Anlagerung von Mikroorganismen an der Oberfläche. Dieser Prozess wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, darunter Oberflächeneigenschaften und Nährstoffangebot in der Umgebung.
Eigenschaften von Biofilm
Unabhängig von der Umgebung ist die schützende Wirkung von Biofilmen auf Mikroorganismen oft erheblich. Dieser Schutz umfasst nicht nur die Fähigkeit, äußeren Umweltbelastungen zu widerstehen, sondern auch die Bedrohung durch Antibiotika. Unter anderem kann die Resistenz bestimmter Biofilmbakterien gegenüber Antibiotika um das bis zu 5.000-fache erhöht werden.
Von Zahnbelag auf den Zähnen bis hin zu mikrobiellen Schichten in Fabrikrohren werden diese Biofilme Teil des mikrobiellen Lebens. Was die Mundgesundheit betrifft, kann es zu Karies und Parodontitis kommen, wenn der Biofilm (z. B. Zahnbelag) auf den Zähnen nicht kontrolliert wird.
Biofilmlebensraum
Biofilme können sich auf einer Vielzahl biotischer und abiotischer Oberflächen bilden, insbesondere in feuchten und verschmutzten Umgebungen. Dazu gehören Abwassersysteme, unterirdische Wasserquellen und sogar Pflanzenwurzeln. Nehmen wir als Beispiel Biofilme auf Pflanzenwurzeln. Dort können bestimmte Mikroorganismen symbiotisch leben, das Pflanzenwachstum fördern und für Krankheitsresistenz sorgen.
Auch in menschlichen Umgebungen ist die Bildung von Biofilmen sichtbar, etwa in Duschen oder Wasserleitungen. Das Wachstum von Biofilmen macht die Hygiene zu einem großen Problem.
Fallstudie: Abwasserbehandlung und Biofilm
In Abwasseraufbereitungsanlagen ist die Bildung von Biofilm der Schlüssel zur effektiven Entfernung von Schadstoffen. Wenn Wasser über ein Material mit großer Oberfläche fließt, vermehren sich Mikroorganismen im Biofilm, verstoffwechseln Schadstoffe und schließlich gelangt das saubere Wasser in die Umwelt.
Schlussfolgerung
Die Vielfalt und Anpassungsfähigkeit von Biofilmen machen sie zu einer unverzichtbaren Rolle in natürlichen und industriellen Umgebungen. Es beeinflusst nicht nur die Art und Weise, wie Mikroorganismen überleben, sondern hat auch tiefgreifende Auswirkungen auf die Wasserreinigung, das Pflanzenwachstum und die menschliche Gesundheit. Können wir diese Biofilme, die sich um uns herum verstecken, in Zukunft besser verstehen und kontrollieren, um potenzielle Schäden zu vermeiden und ihre Vorteile zu nutzen?
