4. Значення адгезії для бактерій.

Прикріплення бактеріальних клітин до поверхні відбувається як процес, що включає щонайменше три різні етапи і пов’язаний як з фізико-хімічними взаємодіями, так і з біологічною активністю.

Прикріплення до поверхні характерно для бактерій, що мешкають на бідних субстратами середовищах. При дефіциті субстратів вільноплаваючі бактерії виявляють тенденцію до зміни способу життя на прикріплений спосіб. У багатьох, адаптованих до голодування, оліготрофних бактерій прикріплена стадія є основною в життєвому циклі.

У протічній воді (струмку або річці) клітини мікроорганізмів, прикріплені до каменів або інших поверхонь, отримують субстрати з великих обсягів води без витрати енергії на рух. На прикріплені бактерії в меншій мірі впливають токсичні сполуки, в тому числі кисень, так як вони дифундують тільки з одного боку і нейтралізуються всією мікробною спільнотою, а не поодинокими клітинами. Цей аспект важливо враховувати при оцінці ефективності дезінфікуючих речовин, наприклад при обробці питної води або медичних процедурах. Наприклад, прикріплені бактерії більш стійкі до хлору порівняно з неприкріпленими.

У природних умовах, де постачання субстратів майже завжди обмежене, мікробні клітини в переважній більшості прикріплені до поверхні або згруповані в агрегати, які містять всередині мінерали або складаються тільки з мікробних клітин. Величезна маса матеріалу у вигляді частинок, наприклад у річках, утворює великі поверхні, які використовуються для прикріплення більшістю бактерій.

Здатність бактерій до адгезії закріплена природним відбором. Вона спостерігається не тільки в організмі людини і ссавців. Ця функція є необхідною мікроорганізмам за умов сапротрофного існування. Наприклад, холерні вібріони активно колонізують зоопланктонні організми, хітин яких використовується цими організмами як джерело живлення і, таким чином, стимулює розмноження холерних вібріонів.

При розвитку тіонових бактерій за рахунок нерозчинної у воді елементарної сірки або частинок сульфідних руд велике значення має прямий контакт їх клітин із субстратом. Так, клітини Thiobacillus thiooxidans, адсорбовані на частинках сірки, окислюють молекули сірки і з часом виявляються розташованими у виїмках на поверхні частинок.

Деякі грунтові бактерії здатні до адгезії на будь-яких поверхнях. Бактерії Micrococcus luteus прикріплюються до гідрофобних та гідрофільних, до позитивно і негативно заряджених поверхонь. Це можна пояснити наявністю на поверхні клітин різних структур, залежно від типу поверхні, до якої клітини наближаються.

Здатність до адгезії має велике пристосувальне значення для бактерій в умовах природних середовищ, дуже бідних органічною речовиною. Так, в морській або річковій воді, налитій в скляний посуд, кількість бактерій різко збільшується. Бактерій стає ще більше, якщо в склянки помістити скляні кульки, шматочки скла, кварцовий пісок. Більшість клітин розвивається на поверхнях предметів, занурених у воду. Описане явище спостерігається тільки в дуже розведених розчинах, що містять не більше 10 мг/л органічної речовини. Наприклад, якщо помістити скляні кульки в розчин, що містить 0,5 мг / л глюкози і 2,5 мг / л пептону, то стає можливим розвиток у ньому E. coli, хоча без адсорбентів бактерії в такому розведеному розчині не розвивалися. У бідних середовищах E.coli росте і при додаванні тальку. Адгезія сприятливо впливає на житттєдіяльність бактерій на бідних середовищах насамперед тому, що поверхня розподілу фаз має вільну енергію. Ця вільна енергія впливає на розподіл іонів, макромолекул та колоїдів, які опинилися поблизу поверхні, в результаті чого на поверхні скупчуються поживні речовини, в тому числі органічні. Так, на поверхні скла, зануреного у воду, можна виявити від 2 до 27% всіх органічних речовин, що міститься у воді. Тверда поверхня також перешкоджає розсіюванню екзоферментів і продуктів гідролізу органічної речовини, які концентруються на поверхні поблизу прикріплених клітин і виявляються більш доступними для них, ніж для вільних клітин.

В деяких випадках клітини бактерій, щільно прикріпившися до твердої поверхні, можуть активно від неї відділятися. При цьому відбувається руйнування прикріплених субстанцій, мабуть, в результаті активізації відповідних ферментів.