Allgemeine Mikrobiologie

17.8KooperationzwischenMikroorganismen 541
Plus17.7 EinigewichtigeBeispielevonBiofilmen
DieAusbildungvonBiofilmenistnichtnurannährstoffarmen
natürlichen Standorten von Bedeutung. In der Abwasserreinigung
nutzt man spezifisch oberflächenassoziierte Organismen,
um gelöste Verbindungen zu beseitigen (Kap.
19.14.1).AuchimFreiwasser vonSeenundOzeanen istder
Großteil der Bakterien in Aggregaten assoziiert, die man
wegen ihrer Ähnlichkeit zu Schneeflocken als marine snow
oderlakesnowbezeichnet.Anvorübergehendtrockenfallenden
Standorten und auch im Boden schützen Biofilme vor
dem Austrocknen; darüber hinaus bieten sie für Mikroorganismen,dieaufwechselseitigeÜbertragungvonMetaboliten
angewiesensind(Kap.17.8),stabileräumlicheAssoziationen.
InderWechselwirkungmitPflanzenundTierensindnachteilige
(Pathogenese, Zahnbelag) ebenso wie vorteilhafte (Besiedlung
der Hautoberfläche und der Darmschleimhaut) Assoziationenetabliert.BeiderTrinkwasserversorgungsindBiofilme
ein Problem, da sie Wasserverteilungssysteme besiedelnundeinkontinuierlichesReservoir,u.a.fürfakultativpathogeneOrganismen,wieLegionellapneumophila,bieten.Die
bakterielle Besiedlung von Kathetern und Dauerimplantaten
in derChirurgiesind gefürchteteProblemein der klinischen
Mikrobiologie, zumal die Organismen in den Filmen sehr
wirksamgegenüberAntibiotikageschütztsind.
Die Bildungvon Biofilmen unterliegtoft einerkomplizierten
Regulation. Gut untersucht ist die Entstehung des Zahnbelags,
die durch Konditionierung der mineralischen OberflächedurchmitdemSpeichelangelieferteorganischeMoleküle
eingeleitet wird. An diesen Film heften sich verschiedene
Bakterien in einer geordneten Abfolge an (Abb. 18.6,
s.S. 580).Die spezifischen Verknüpfungender Zellen untereinander
werden durchLectine undandere Oberflächenproteinevermittelt.
Die cystische Fibrose ist eine Lungenerkrankung, die auf
einer genetisch bedingten mangelhaften Ausbildung einer
oberflächenaktiven Schutzsubstanz im Lungengewebe beruht.
Als Folge kommt es zu einer massiven Besiedlung der
AlveolendurchPseudomonasaeruginosaundanderePseudomonaden.
bildendenMikroorganismenhierzuinderLagesind,kommtesinnerhalb
einersolchenGemeinschaftschnellzueinerfunktionellenDifferenzierung:
Während in der Tiefe vor allem anaerobe Stoffwechselprozesse
dominieren,findetanderOberflächeu.a.eineReoxidationderreduziertenProdukteausdendarunterliegendenSchichtenstatt(Abb.17.8).Bei
genügendgroßerDickewerdenTeiledesBiofilmsdurchScherkräftevon
derOberflächeabgetragen(engl.sloughing)(GinAbb.17.7).EinigewichtigeBeispielevonBiofilmenwerdeninPlus17.7vorgestellt.DieAusbildungvonBiofilmenisteinesvonvielenBeispielen,beidenenMikroorganismenLeistungenvollbringen,zudeneneineeinzelneZellenichtinder
LagewäreunddieeineKoordinationzwischendenEinzelzellenerfordern.
DieRegulationdurchQuorumSensing,dieauchhiereineRollespielen
kann,wirdinKapitel16besprochen.
17.8 KooperationzwischenMikroorganismen
MikroorganismenkönneninverschiedenerWeisemiteinanderwechselwirken.ImLaufderEvolutionhabensichgegenseitigeodereinseitigeAbhängigkeitenherausgebildet,dieoftweitüberdiedurchNahrungsketten
bedingtenBeziehungenhinausgehen.AlssichdiehöherenLebensformen
entwickelten,wurdenauchdiesealspotenziellerLebensraumerschlossen.TiereundPflanzenhabensichineinerUmweltentwickelt,inder
nahezualleprokaryontischenStoffwechseltypenschonvorhandenwaren.
Esistdaherverständlich,dasssichzahlreichepartnerschaftlicheVerhältnisseauchzwischenMikroorganismenunddenhöherenLebensformen
entwickelthaben.DieLebensgemeinschaftvonzweiverschiedenenOrganismenwirdalsSymbioseimweiterenSinnebezeichnet.Dengrößeren
PartnerbezeichnetmanimAllgemeinenalsWirt.
HinsichtlichdesrelativenNutzens,dendiePartnerausderSymbiose
ziehen,kannmanzwischenmehrerenKategorienunterscheiden.Hatdie
Lebensgemeinschaft auf beide Partner einen günstigen oder positiven
Effekt,sosprichtmanvonSymbioseimengerenSinneodereinermutua-
Abb.17.8 TrennungvonmetabolischenFunktionen
in einem Biofilm. In den oberen und unteren
SchichtendesFilms,dersichz.B.aufderOberflächeeinesPolymersgebildethat,istdieVersorgung
mitSubstratundSauerstoffunterschiedlich.Daher
trifftmanverschiedeneStoffwechselvorgänge,wie
AtmungundGärung,parallelundinAbhängigkeit
von der Versorgung mit Sauerstoff bzw. mit den
entsprechendenSubstratenan.
Aus Fuchs, G. : Allgemeine Mikrobiologie (ISBN 978-313-444608-1) © Georg Thieme Verlag KG 2007
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