第1章 バイオフィルムとは
地球上には、微生物と呼ばれる肉眼では見ることができない小さい生物が多数存在しています。その数は地球上の生物の半分を超えるといわれています。たとえば、私たちの皮膚の表面・口の中・腸内などには、私たちのからだを形づくる細胞よりもずっと数の多い微生物が生存しています。また、深海の底や火口など地球上の過酷な環境にも微生物の存在が確認されています。バイオフィルムとは、このような微生物が固形物や生物のからだの表面などに付着して形成する集合体です。そして、多くの場合、微生物が自分自身の産生する物質によって覆われながら形成されます。この微生物自身が産生する物質は、バイオフィルムマトリクスや細胞外マトリクスと呼ばれ、多糖体・タンパク質・DNA（デオキシリボ核酸）などから構成されます。これらの物質は、バイオフィルムの形成にとても重要な構成要素です。このような「微生物を覆う物質＝バイオフィルム」と誤解されている場合も多いようですが、実は、それらの物質によって微生物細胞の集団が覆われている状態がバイオフィルムなのです。例えば、医療現場では、バイオフィルムはカテーテルなどの治療のために体の中に入れて置く器具の表面に形成された場合、私たちの体を攻撃して感染症を引き起こすことがあります。しかも、病原菌がバイオフィルムマトリクスに覆われることで抗生物質や免疫が効きにくくなるため、バイオフィルムが関わる感染症は治療することが困難だといわれています。バイオフィルムマトリクスは、いわば病原菌を守るバリアとして機能するので厄介です。
実は、このようなバイオフィルムは、わたしたちの身近なところにも多く存在します。例えば、お風呂のバスタブや台所のヌメリ、あるいは歯垢などもバイオフィルムの一種だといわれています（図1）。バイオフィルムは、治療が難しい感染症や虫歯の例だけでなく、動植物の病気、水道管の詰まり、船舶の金属腐食といった様々な問題に関連しているので、最近とても注目されています。一方、バイオフィルムは発酵食品の製造や水の浄化など、私たちの生活に有益な場合もあります。このように、バイオフィルムは医学・生命科学だけにとどまらず、工学や環境問題、食糧生産といった幅広い分野において重要な課題なのです。