Доктор биологических наук Дмитрий Кряжев в проекте «Маяк научных открытий» Мининского университета, который реализуется при грантовой поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий, рассказал о феномене социального поведения у бактерий и почему ученые все еще в поиске действенных решений в борьбе с микробами.

До конца прошлого века ученые-микробиологи в основном исследовали микроорганизмы в виде чистых культур. Но в природе в таких свободных формах существует лишь малая часть бактерий. Чаще всего они объединяются в особые структуры – биопленки.

«Биопленки нельзя рассматривать как простую сумму составляющих их клеток. Скорее, они представляют собой качественно новый тип сообществ, которые можно рассматривать как своеобразные «микробные города», формируемые с целью создания различного рода удобств для «одноклеточных жителей». Обитатели такого «города» выбирают удобных для себя соседей, в нем существуют межрайонные коммуникации, а также средства связи и защиты от неблагоприятных условий», – объясняет ведущий биолог Мининского университета.

Зеленые обрастания на камнях в ручье – это одна из редких видимых глазом биопленок, поэтому долгое время считалось, что немногие бактерии образуют такие структуры. Но время шло, и не видимые глазом биопленки начали обнаруживать в различных местах обитания: в осадках, в почве, на поверхности воды и медицинских устройств. Большую проблему представляют собой биопленки, образующиеся на поверхности имплантируемых устройств (эндопротезы, катетеры и т.д.).

Однако неподдельный интерес биопленки вызвали после того, как их начали обнаруживать внутри человеческого тела:

«Биопленка создает идеальные условия для межклеточной коммуникации микробов и обмена генетической информацией. Бактерии в таком сообществе передают друг другу гены в 10-500 раз чаще, чем при существовании в планктонных формах. Это способствует быстрому распространению новых патогенных свойств, устойчивости к антибактериальным препаратам», – отмечает эксперт-биолог.

Фактически на сегодняшний день нет ни одного способа, который мог бы на 100% предотвратить их формирование или полностью их уничтожить.

Тем не менее есть немало стратегий, и многие из них весьма эффективны. Чтобы уничтожить некоторые бактерии в составе биопленок, может потребоваться дозировка антимикробных препаратов, превышающая обычную в несколько раз!

Можно применять антибиопленочные агенты – вещества, предотвращающие формирование биопленки микроорганизмов и разрушающие уже образовавшиеся структуры. В уничтожении биопленок способны помочь не только химические соединения, но и физические факторы. Например, различные поверхности можно обрабатывать с помощью лазеров.

«Вскрывать» биопленки умеют и некоторые вирусы бактерий – бактериофаги. Предпринимаются попытки разработать вакцины, направленные против биопленок. Есть некоторые успехи, но такие препараты пока носят экспериментальный характер и не применяются в клинической практике.