来源：洛桑联邦理工学院                      发布时间：2019年6月6日

       尽管细菌常被认为以个体形式生存，但实际上它们是一类非常社会化的生物。绝大多数细菌能够在固体表面、固液界面或气液界面形成“生物膜”。这些被科学家描述为“细菌城市”的生物膜具有三维立体结构，能够容纳数千到数百万个细菌。生物膜具有抵御外界不良环境的能力。例如，生物膜能够显著提高细菌对抗生素的耐受性。生物膜能够促进细菌进化。例如，生物膜密集的结构能够促进细菌种内或种间进行遗传信息交流。

       细菌能够在各种各样的表面上相互连结形成生物膜。例如，海洋、湖泊或河流的底部，医疗设备，甚至高等生物的肠、肺和牙齿等器官上均有生物膜。据估算，地球上90%的细菌以生物膜的形式存在。最近，来自瑞士和美国的生物物理学家系统地研究了流体流动对细菌生物膜形成的影响，为我们了解生物膜结构的物理规则和生物膜形态发生机制提供了线索。相关结果发表在《自然-通讯》（Nature Communication）杂志上。

        无论是在海洋、皮肤或肠道中形成的生物膜均处于流体的环境中。为探究环境中的流体流动对生物膜发育和空间组织的影响，研究人员首先在微流控芯片上创建了一个流量可控的生物膜模型。在微流控芯片中培养细菌，不仅可以精确地控制微通道中的液体流量，而且还能够在单细菌水平上对生物膜进行成像，以监测每种流速下细菌生物膜的变化。结果显示，不同流量之间的生物膜结构存在显着差异：在流量较弱的情况下，生物膜结构密集；而在较强的流动条件下，生物膜呈稀疏的簇状发育。研究人员在监测数据的基础上建立了一个物理模型，发现在强流体流动条件下，细菌向表面游动并定殖的能力受到损伤，以至于形成稀疏的生物膜。此外，较强的流体流动还能够使生物膜中不同的细菌种群隔离开来，说明流体流动对生物膜细菌群落的整体社会动态产生深远影响。

图片：Nature Communication

原文链接：How flow shapes bacterial biofilms

编译：刘晓琳