1. Strona główna
  2. Mity i zagrożenia związane z bakteriami i zarodnikami grzybów

Mity i zagrożenia związane z bakteriami i zarodnikami grzybów

Jak może potwierdzić każdy dobry mikrobiolog, zabijanie mikroorganizmów wegetatywnych to jedno, a niszczenie zarodników to zupełnie inna sprawa. Dlaczego tak jest? Czy wszystkie zarodniki można traktować w taki sam sposób? Niniejszy artykuł ma na celu wyjaśnienie, dlaczego zarodniki mikroorganizmów, a w szczególności bakterii, mogą stanowić problem w przemyśle.

Photo of Fungal spores which can be seen as ‘offspring’ of the main organism.

Rycina 1: Zarodnik grzyba, owocnik


Czym jest zarodnik mikroorganizmów, a czym nie jest? Ogólnie rzecz biorąc, zarodniki są mechanizmem przetrwania, wykorzystywanym przez mikroorganizmy w okresie stresu, głodu lub ataku. Dobrym porównaniem są tutaj nasiona i pyłki spotykane w królestwie roślin. Podczas gdy nasiona roślin mogą dać początek nowej roślinie, pozostają one w uśpieniu do czasu, gdy warunki do kiełkowania staną się sprzyjające. Aby odnieść sukces, nasiona mają do spełnienia dwie podstawowe funkcje. Jedną z nich jest ochrona materiału genetycznego przechowywanego w nasionach, a drugą jest pomoc w rozsianiu materiału rośliny macierzystej. Funkcja przetrwalnika bakterii jest całkiem podobna.

Nie tylko bakterie wykazują sporulację. W przypadku obfitości składników odżywczych grzyby występują w postaci nitkowatej masy (grzybni). Pojedyncze nici grzybów, znane jako strzępki grzybni, wydzielają enzymy trawienne do otaczających je składników odżywczych. Te z kolei wchłaniają składniki odżywcze ze środowiska bogatego w pożywienie. Kiedy poziom składników odżywczych jest niski lub występują inne czynniki stresowe (np. brak wilgoci), wówczas sposób wzrastania grzybów ulega zmianie. W przypadku miejsc, gdzie są wystawione na stres, strzępki grzybni zaczynają tworzyć owocniki na grzybni, które wznoszą się w powietrze. Znakomitymi przykładami owocników są grzyby i muchomory, w przypadku których owocniki są przeznaczone do tego samego celu. Wytwarzają one dziesiątki tysięcy zarodników grzybów, które następnie zostają rozproszone w powietrzu. Niektóre z nich tworzą nawet własną pogodę, aby w ten sposób pomóc w rozprzestrzenianiu się zarodników, na przykład grzyby wydzielają parę wodną, która schładza otaczające powietrze i ściąga zarodniki uwolnione przez grzyb w dół i z dala od niego, umożliwiając tym samym rozproszenie.

Zarodniki grzybów uległy znacznemu rozwojowi ewolucyjnemu w celu ułatwienia rozprzestrzeniania się organizmu na obszary, które są wolne od konkurencyjnych organizmów lub bogate w niezbędne składniki odżywcze. Podobnie jak nasiona roślin i zarodniki bakterii, zarodniki grzybów są również wytrzymałe i stworzone w taki sposób, aby przetrwać w środowisku przez długi czas. Zarodniki grzybów mogą być postrzegane jako „potomstwo” głównego organizmu [patrz Rycina 1].

W odpowiedzi na stres środowiskowy ograniczona liczba gatunków bakterii jest również zdolna do wytwarzania przetrwalników. Istnieją dwa rodzaje zarodników bakterii: egzospory i endospory. Egzospory, znane również jako cysty, nie są tak odporne jak endospory, na których chciałbym się skupić w tym artykule. Nie wszystkie bakterie są w stanie tworzyć endospory. Jedynie bakterie typu Firmicutes mogą je wytwarzać, a przykładem są Bacillus i Clostridium.

W przeciwieństwie do zarodników grzybów pochodzących z określonych dużych struktur, czyli owocników, endospory tworzą się wewnątrz komórki bakterii (egzospory natomiast na zewnątrz komórki bakterii). Tworzenie się endosporów jest zwykle odpowiedzią na brak dostępu do składników odżywczych w środowisku, co w konsekwencji uruchamia mechanizm przetrwania w komórce. W przeciwieństwie do zarodników grzybów, tworzenie endosporów nie jest sposobem wytwarzania potomstwa, lecz mechanizmem ochronnym pojedynczej komórki bakterii.

Po wytworzeniu endospory bakterii są niewiarygodnie odporne. W publikacjach naukowych można znaleźć informacje, że naukowcy mogą rutynowo izolować i odzyskiwać żywe zarodniki mające nawet ponad dziesięć tysięcy lat. Mniej powszechne jest odzyskiwanie żywych zarodników sprzed ponad 40 milionów lat, czyli 32 milionów lat przed tym, jak ludzie po raz pierwszy zaczęli ewoluować na Ziemi. Istnieje jeden niesamowity raport naukowy o odzyskaniu żywych zarodników Bacillus z okresu 250 milionów lat temu, czyli zanim dinozaury pojawiły się na powierzchni Ziemi.


A chart showing that a spore is made up of an Exosporium, Spore Coats, Cortex and Core

Rycina 2: Zarodnik


W związku ze swoją naturą endospory bakterii są odporne na ataki ze środowiska zewnętrznego, co w dzisiejszych czasach obejmuje także metody sterylizacji i dezynfekcji chemicznej. Endospory są bardziej odporne na działanie substancji chemicznych lub inne procesy, które mogą łatwo zabić komórki wegetatywne.


Chart stating that endospores are more resistant to chemicals or other processes that can easily kill vegetative cells

Rycina 3: Odporność zarodników


Zarówno spory grzybów, jak i Bacillus są w stanie rozprzestrzeniać się i przetrwać w bardzo nieprzyjaznym środowisku, dlatego też często obserwuje się pewien stopień trudności przy próbach radzenia sobie z nimi przy użyciu środków dezynfekcyjnych. To z kolei spowodowało pewne zamieszanie w przemyśle farmaceutycznym podczas prób eliminacji obciążenia mikrobiologicznego z powierzchni.

Poniżej prezentuję cztery punkty, które mogą być pomocnymi „pogromcami mitów” i ułatwić przeprowadzenie odpowiedniej dezynfekcji:

  1. Choć zarodniki grzybów są bardziej odporne niż komórki wegetatywne, są one znacznie mniej odporne niż endospory bakterii. Wiele środków bakteriobójczych o szerokim spektrum działania może z łatwością niszyć zarodniki grzybów. Dlatego też używanie środków sporobójczych może nie zawsze być wymagane do kontroli lub eliminacji zarodników grzybów w pomieszczeniach sterylnych.
  2. Różne gatunki bakterii wytwarzające endospory charakteryzują się różnymi profilami oporności. Bakterie Clostridium spp. są ważnymi mikroorganizmami chorobotwórczymi w przemyśle spożywczym oraz branży ochrony zdrowia. Ich obecność w tych środowiskach jest poważnie niepokojąca i należy je zwalczać. W przemyśle farmaceutycznym bardziej istotne jest przeprowadzanie testów na obecność Bacillus spp., ponieważ są one bardziej odporne niż Clostridium. W celu zniszczenia endosporów bakterii Bacillus spp należy użyć sporobójczego środka dezynfekcyjnego, a wyeliminowanie ich oznacza także zabezpieczenie przed Clostridium.
  3. Z własnego doświadczenia wiem, że zazwyczaj rutynowe strategie rotacyjne nie uwzględniają zastosowania sporobójczego środka dezynfekcyjnego. Jedną z przyczyn takiego stanu rzeczy jest przekonanie, że w zakresie danej populacji bakterii, które tworzą przetrwalniki, wszystkie one będą tworzyć przetrwalniki w tym samym czasie w odpowiedzi na zmieniające się czynniki środowiskowe. Pomimo iż komórki wegetatywne poddane działaniu środków bakteriobójczych o szerokim spektrum działania zostaną wyeliminowane, w rzeczywistości endospory w populacji bakterii wytwarzane są w różnym czasie. Ma to związek z wieloma czynnikami, takimi jak wiek komórek, narażenie na stres, a nawet ich pozycja w populacji. W praktyce oznacza to, że nawet jeśli regularnie stosuje się bakteriobójcze środki dezynfekcyjne, przetrwalniki będą wytwarzane i będą utrzymywały się w środowisku pomieszczeń sterylnych.
  4. Ostatnim błędem, który niekiedy spotykam w branży, jest rzadkie stosowanie produktów sporobójczych lub stosowanie ich dopiero po wykryciu bakterii tworzących przetrwalniki (raczej reaktywnie niż zapobiegawczo). Istnieje wiele powodów, dla których tak się dzieje. Przede wszystkim stanowią one zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi oraz narażają na potencjalne szkody w obiektach wskutek działania agresywnych substancji chemicznych. W przypadku reaktywnego podejścia do tego zagadnienia pozwalamy bakteriom tworzącym zarodniki rozwijać się w krytycznych obszarach, zwiększając ryzyko przedostania się ich do wytwarzanego przez nas produktu. Natomiast proaktywne rotacyjne stosowanie produktów sporobójczych na przemian z rutynowymi środkami dezynfekującymi o szerokim spektrum działania zmniejsza ryzyko zakażenia bakteriami, które tworzą przetrwalniki.

Podsumowując, w odpowiedzi na nieprzyjazne warunki środowiskowe bakterie i grzyby wykształciły pewne mechanizmy wspomagające ich rozmnażanie i przetrwanie. Należy być świadomym tej odporności, analizując portfolio środków dezynfekcyjnych w swoim zakładzie. Należy dokładnie rozważyć wybór mikroorganizmów używanych do walidacji środków dezynfekcyjnych i wybór środków do ich zwalczania, używanych rutynowo w zakładzie. Służymy pomocą, aby udzielić Państwu odpowiednich wskazówek.

Ecolab Life Sciences logo

Przemysł farmaceutyczno–kosmetyczny

Dział Life Sciences firmy Ecolab zajmuje się opracowywaniem najlepszych możliwych produktów i usług, które mają na celu wspieranie naszych klientów z branży farmaceutycznej i produktów do higieny osobistej.

Powiązane artykuły