Biofilme sind eine Art von Bakteriengemeinschaft. Anstatt als einzelne Zellen zu wachsen, die nicht aneinander gebunden sind, können bestimmte Bakterienarten Biofilme bilden und als ein Blatt wachsen, das eine Oberfläche bedeckt. Ein bakterieller Biofilm wird durch eine klebrige Substanz zusammengehalten, die die Bakterien produzieren. Diese Struktur bietet den Bakterien Schutz vor Desinfektionsmitteln oder vor Antibiotika und ist daher für Medizin und Industrie von großem Interesse.
Bakterien können alleine leben, aber das Leben in einer Gruppe kann bestimmte Vorteile bringen. Arten wie die der Bakteriengattungen Klebsiella und Pseudomonas sind Beispiele für Arten, die in einem bakteriellen Biofilm zusammenleben können. Die Oberflächen, die Biofilme Heimat nennen, können unbelebt oder sogar biologisch sein. Zum Beispiel kann Pseudomonas aeruginosa auf den inneren Oberflächen der Lunge leben und möglicherweise Krankheiten verursachen, oder es kann auf Oberflächen wie dem Inneren von Produktionsmaschinen in einer Fabrik leben. Jede gut mit Feuchtigkeit und Nährstoffen versorgte Oberfläche kann einen bakteriellen Biofilm unterstützen.
In den meisten Fällen enthält ein bakterieller Biofilm mehr als eine Bakterienart. Es kann auch andere Mikroben wie Pilze oder Algen beherbergen. Eine saubere Oberfläche kann schnell mit organischen Molekülen aus der Umgebung bedeckt sein. Die ersten Bakterien, die die Oberfläche besiedeln, haften an der organischen Schicht. Die Biofilmstruktur wird bei der Entwicklung durch eine leimartige Substanz aus Zuckern zusammengehalten, die die Bakterien selbst produzieren und die durch Reinigung schwer zu entfernen sind.
Die Zähigkeit des bakteriellen Biofilms ermöglicht es Bakterien, in Bereichen zu leben, in denen sie sonst durch mechanische Einwirkung, Flüssigkeitsfluss oder biologische Einwirkung entfernt würden. Die Oberfläche der Zähne ist ein Beispiel für einen Bereich, in dem bakterielle Biofilme leben und Mikroben ein Zuhause bieten, die sich von den im Mund vorhandenen Nährstoffen ernähren. Fließende Flüsse können freie Bakterien flussabwärts und ins Meer hinaus bewegen, aber wenn es dem Bakterium gelingt, auf den Felsen im Fluss Fuß zu fassen, kann es dort sitzen und als Teil eines Biofilms gedeihen.
Medizinische Beispiele für Biofilme sind wiederkehrende Ohrinfektionen, bei denen die Bakterien, die die Krankheit verursachen, im Ohr leben. Die Legionärskrankheit, eine potenziell tödliche Lungeninfektion, entsteht durch Legionella-Bakterien in Heißwasser-Aerosolquellen, die sich von ihren primären Biofilmen lösen und in die Lunge gelangen. Sogar die medizinischen Geräte, die für einige Krankenhauspatienten notwendig sind, wie intravenöse Schläuche oder Katheter, können Biofilme beherbergen.
Wenn Biofilme für Mikroben nicht von Vorteil wären, würden die Mikroben sie nicht bilden. Abgesehen davon, dass sie sich in einer nährstoffreichen Umgebung wie einem fließenden Fluss aufhalten können, schützen bakterielle Biofilme vor Antibiotika und Desinfektionsmitteln. Mehr Biofilmbakterien überleben die Anwesenheit ansonsten tödlicher Chemikalien als frei schwebende Bakterien. Diese Eigenschaft von Biofilmen macht es schwieriger, Bakterien, die diese Lebensweise wählen, abzutöten, beispielsweise bei der Bekämpfung von Infektionen oder der Reinigung von Oberflächen.