Перибиома: понятие, состав и функции¶

Перибиома — совокупность микроорганизмов, обитающих на поверхности или в непосредственной близости от многоклеточного организма, но не проникающих внутрь его тканей. Термин образован от греческих приставок «пери-» (вокруг, около) и «биос» (жизнь) и применяется в экологии, микробиологии и биологии моря для разграничения разных пространственных зон микробного сообщества, связанного с организмом-хозяином.

Понятие близко к более общему термину «микробиом», однако имеет важное уточнение: если микробиом охватывает все микроорганизмы, ассоциированные с хозяином (включая внутренние — эндобиом), то перибиома описывает исключительно наружную, приповерхностную зону. В англоязычной литературе иногда используется близкий термин epibiotic community (эпибиотическое сообщество), а также понятие «поверхностно-ассоциированные микроорганизмы».

¶Место в системе микробных сообществ

В экологии микроорганизмов принято выделять несколько пространственных категорий, связанных с макроорганизмом:

• Эндобиома — микроорганизмы, обитающие внутри тканей, клеток или полостей хозяина (например, кишечная микробиота).
• Перибиома — сообщество на наружной поверхности тела, в слизистом слое, на покровах, в пограничной водной или воздушной плёнке.
• Свободноживущие микроорганизмы — не связанные с хозяином и обитающие в окружающей среде.

Границы между этими зонами не всегда резки, поэтому на практике исследователи используют операциональные критерии: например, микроорганизмы, снимаемые с поверхности отмывкой или соскобом, относят к перибиоме, а выявляемые только при гомогенизации тканей — к эндобиоме.

¶Состав и структура

Перибиома формируется за счёт избирательного прикрепления микроорганизмов к поверхностям хозяина. Её состав зависит от:

• химического состава поверхностных выделений (слизь, мукополисахариды, белки, липиды);
• физико-химических условий (температура, солёность, pH, освещённость);
• конкурентных взаимодействий между микроорганизмами;
• наличия у микроорганизмов специализированных структур прикрепления — пилей, жгутиков, адгезинов.

Типичные представители перибиомы — бактерии, археи, одноклеточные грибы, микроводоросли и вирусы. У морских организмов в перибиоме часто доминируют бактерии родов Vibrio, Pseudoalteromonas, Flavobacterium, а также диатомовые водоросли. У наземных животных и растений — эпифитные бактерии и грибы, формирующие биоплёнки.

¶Функции

Перибиома выполняет ряд биологически значимых функций:

1. Защитная. Микроорганизмы перибиомы конкурируют с патогенами за пространство и питательные вещества, выделяют антибиотикоподобные соединения и тем самым снижают риск инфекций.
2. Метаболическая. Бактерии участвуют в разложении органических веществ на поверхности хозяина, в круговороте азота, серы и других элементов.
3. Сигнальная. Перибиома влияет на химические сигналы, воспринимаемые хозяином, и может модулировать его поведение и физиологию.
4. Барьерная. Слизистый слой с микроорганизмами служит физико-химическим барьером для токсинов и загрязнителей.

¶Методы изучения

Исследование перибиомы требует аккуратного отбора проб, поскольку необходимо отделить наружные микроорганизмы от внутренних. Применяются:

• смывы и соскобы с поверхности;
• метагеномный анализ (секвенирование 16S рРНК, ITS);
• культивирование на селективных средах;
• микроскопия (электронная, конфокальная) для визуализации биоплёнок;
• метаболомные методы для оценки химических взаимодействий.

¶Значение и применение

Изучение перибиомы важно в нескольких прикладных областях. В аквакультуре состав перибиомы рыб и моллюсков влияет на выживаемость и товарное качество. В медицине перибиома кожных покровов и слизистых рассматривается как фактор устойчивости к патогенам. В биотехнологии из микроорганизмов перибиомы выделяют ферменты, антибиотики и биологически активные вещества. В экологическом мониторинге перибиома используется как индикатор состояния водных экосистем.

¶Отличия от смежных понятий

Перибиома не тождественна биоплёнке: биоплёнка — это форма организации микроорганизмов, тогда как перибиома — пространственная категория сообщества. Также её не следует путать с ризосферой (зона вокруг корней растений) — ризосфера является частным случаем перибиомы применительно к растениям.