Наконец, четвертый подход, который стал очень популярным в последнее десятилетие и был особенно широко использован в медицинской микробиологии, — это молекулярно-биологический подход, подобный тому, который используется в иммунохимии.
Внимание к вопросу об адгезии микроорганизмов было привлечено в связи с тем, что стало ясно, что адгезия является первым этапом многих инфекционных болезней, и если предотвратить адгезию, то можно предотвратить и возникновение заболевания. Полагают, что адгезия клеток микроорганизмов основывается на очень специфическом механизме и происходит по принципу взаимодействия антигена с антителом — поверхность клетки подходит к адсорбирующей поверхности как ключ к замку. Особенные успехи достигнуты в изучении адгезии клеток микроорганизмов на животных или растительных клетках.
Исследуя адгезию микроорганизмов, первые исследователи особенно большое значение придавали электрическому заряду взаимодействующих поверхностей и считали, что происходит взаимодействие противоположно заряженных поверхностей. Салус большое значение придавал действию электростатических сил и считал, что происходит взаимодействие разноименно заряженных поверхностей. В работах К. И. Рудакова и Пила установлена адгезия отрицательно заряженных клеток на положительно заряженных частицах. Подобное же явление наблюдали при адгезии клеток на оксидах железа и алюминия при низких значениях pH, а также при адгезии на ионообменных смолах (анионитах).
Однако в большинстве случаев при адгезии клеток происходит взаимодействие поверхностей с одноименным отрицательным суммарным зарядом. Это прежде всего взаимодействие с большинством почвенных частиц, с минералами и гумусом. При этом микроорганизмы несут на поверхности преимущественно карбоксильные и аминогруппы, отчасти фосфорные, сульфгидрильные, спиртовые и некоторые другие. Минералы в основном имеют ОН-группы, гумус — карбоксильные группы. В ряде случаев адгезия объяснялась мозаичностью зарядов поверхности клеток и поверхности адсорбента. Маршалл, изучавший адгезию мелких частиц монтмориллонита (0,1 мкм) на клетках клубеньковых бактерий, пришел к выводу, что в опытах имело место электростатическое притяжение положительно заряженных концов пластинчатых частиц глины и отрицательно заряженных карбоксильных групп поверхности клетки. Для некоторых штаммов клубеньковых бактерий происходило взаимодействие положительно заряженных участков клетки, несущих аминогруппы, с отрицательно заряженными боковыми плоскостями частиц монтмориллонита.
При взаимодействии двух отрицательно заряженных поверхностей на установление контакта влияют силы отталкивания одноименно отрицательно заряженных поверхностей, которые могут быть учтены по теории Дебая — Гюккеля. Силы отталкивания уменьшаются с расстоянием по экспоненциальному закону (рис. 5). Кроме сил отталкивания между поверхностями контактирующих клеток и частиц адсорбента будут действовать и физические силы притяжения, обусловленные квантово-механическими эффектами взаимодействия электронных осцилляторов (силы Ван-дер-Ваальса — дисперсионные, индукционные, ориентационные) Силы Ван-дер-Ваальса уменьшаются с увеличением расстояния по степенному закону. Б. В. Дерягин и Л. Д. Ландау в конце 30-х гг. объяснили многие особенности поведения коллоидных систем (флоккуляция, зависимость устойчивости от состава среды) сложением электростатических сил отталкивания и ван-дерваальсовых сил притяжения. На основании этой идеи построена теория стабильности коллоидных систем. Эта теория получила название теория ДЛВО (Дерягин—Ландау—Вервей—Овербик), по начальным буквам фамилий ее создателей. Эта теория широко используется в биологии, в частности для объяснения адгезии микроорганизмов.

Взаимодействие рассматриваемых сил приводит к существованию двух областей, в которых преобладают силы притяжения. Одна область расположена от поверхности на расстоянии 5—10 А. Прочность сцепления в этой области большая. На больших расстояниях начинают преобладать силы отталкивания, и затем на расстоянии около 100—150 А от поверхности имеется вторая область притяжения, однако прочность сцепления в этой области невелика.
Для того чтобы поверхности сблизились до расстояния 5— 30 А, они должны преодолеть электростатическое отталкивание.
Силы отталкивания между поверхностями снижаются при введении катионов, особенно многовалентных, или при подкислении среды. Они пропорциональны радиусу взаимодействующих поверхностей. Видимо, поэтому палочковидные клетки, по крайней мере на первых этапах, прикрепляются полюсом. Большинство микроорганизмов прикрепляется с помощью тонких выростов — фимбрий, стебельков, выростов капсул и т. д.
Точные определения расстояния между клетками и поверхностью проводить довольно трудно. Однако есть основания полагать, что клетки могут располагаться на расстоянии первого и второго максимумов притяжения, а также может устанавливаться химическая связь между клеткой и поверхностью. Наши наблюдения, проведенные непосредственно под микроскопом, показали, что довольно часто клетки свободно скользят вдоль поверхности, но не могут отойти от нее.