I første omgang er det ikke klart, hvad tandplak, det vedvarende slim i dit brusebads afløb og en glat nedsænket sten har til fælles, udover at de kan være hovedpine - eller tandpine - at fjerne. For det blotte øje er det næsten umuligt at se, hvad der er ansvarligt for disse forede overflader.
Hvis du ser nærmere efter, ved hjælp af et mikroskop, vil du indse, at disse slimede samlinger er alt andet end kedelige. Hver biofilm består af bittesmå samfund af forskellige levende mikroorganismer bundet sammen i en tyk klæbende matrix. Hvem ville have gættet, at den snavsede opbygning i din toiletkumme er en kompleks klump af levende, kommunikerende celler?
Selvom Antoni van Leeuwenhoek, opdageren af bakterier, beskrev lignende formationer, da han studerede sin egen tandplak i det 17. århundrede, var det først i det 20. århundrede, at forskerne havde de værktøjer, de havde brug for til at se nærmere på, hvordan strukturerne udvikler sig [kilder:Montana State University CBE, Costerton og Wilson].
Disse kolonier, også kaldet biofilm, dannes, når enkelte mikroorganismer binder sig til en hydreret overflade og gennemgår en "livsstilsskifte", der opgiver livet som en enkelt celle for at leve på en overflade i en klæbende cellematrix med andre mikroorganismer [kilde:Lemon et al. .]. Nogle definitioner angiver, at biofilmceller "irreversibelt binder" til en overflade, hvilket betyder, at skånsom skylning ikke kan fjerne dem [kilde:Donlan].
Til at begynde med kan de knytte sig til både levende og ikke-levende overflader (inklusive mennesker), skabe problemer på det medicinske område, ændre industriel produktionspraksis og endda bidrage til miljøoprydning. Derudover vurderer nogle forskere, at biofilm udgør mere end halvdelen af verdens biomasse [kilder:Montana State University CBE; Sturman]. Biofilm er så rigeligt, at det er overraskende, at vi ikke bemærker dem mere.
Byggestenene til biofilm er mikroorganismer eller organismer for små til at se med det blotte øje. Forskellige arter af bakterier, protozoer, alger, gær og svampe kan danne biofilm. Med de fleste biofilm, der spænder fra et par mikrometer til hundredvis af mikron (en mikron er en milliontedel af en meter) i tykkelse, er det ikke underligt, at forskere foretrækker at bruge mikroskoper til at studere dem.
Generelt behøver du kun en hydreret overflade nedsænket i vand eller en anden vandig opløsning, mikroorganismer og gunstige forhold. Men ikke alle biofilm vokser med samme hastighed eller kræver endda lignende forhold for at overleve - forskellige typer mikrobielle celler har forskellige behov. Alligevel omfatter nogle faktorer, der kan påvirke biofilmvedhæftning og vækst uanset art:
I sidste ende er det vigtigt at forstå, at mikroorganismer ikke nødvendigvis "tænker", mens de danner en biofilm; det sker bare, hvis betingelserne er gunstige. Hvis vandstrømmen skubber en mikrobe, eller den ved et uheld støder ind i en overflade, kan den måske hæfte sig første gang – eller overhovedet.
Det er uklart, hvad der får en celle til at binde sig til en overflade, og nogle forskere siger, at en kombination af faktorer - herunder forskydningshastigheder, elektrostatiske kræfter, konditioneringslag (rester allerede på overfladen) og næringsstoffer, der er tilgængelige for mikroorganismen - er mere indflydelsesrig end en enkelt faktor [kilde:Sturman].
Da mikroorganismer ofte er prisgivet deres omgivelser, er det utroligt, hvordan noget så lille som en bakterie kan holde på en overflade for at slå sig ned i sit nye hjem.