在微生物的世界里，微生物为了争夺地盘，会喷射化学物质攻击敌人，并有时会利用微观地形来获得优势。在一项发表于《生物物理杂志》的研究中，研究人员发现细菌可以通过利用邻近酵母细胞形成的液体口袋来加速移动。这些微小的湿润路径使细菌能够游得更远、传播更快——揭示了微生物在土壤、植物和人体内的一种新的传播方式。
“在研究微生物相互作用时，研究往往集中在这些相互作用的化学性质上，”康奈尔大学的主要作者迪瓦卡尔·巴达尔（Divakar Badal）说。“但我们了解到，物理特性也在微生物生长和传播中起着重要作用。”
研究人员专注于铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa），这是一种具有尾状推进器的细菌，它在土壤和人类呼吸道中繁盛，以及隐球菌（Cryptococcus neoformans），一种静止的酵母。在显微镜下，研究人员观察到这两种生物体靠近彼此后，细菌随后涌入酵母周围的液滴状液体中。
他们发现，与酵母一起培养的细菌比单独培养时传播速度快达14.5倍，并且孤立的细菌菌落迅速连接成连续的大块。
在微观尺度上，铜绿假单胞菌相对于酵母来说，就像一粒米相对于一颗葡萄。这些较大的生物体会从表面吸收水分，形成一层薄薄的液体光环，作为临时的游泳通道。这使得细菌能够绕过干燥表面的通常限制。
通过用死酵母或甚至玻璃珠替代活酵母，产生了相同的效果，表明这种行为是由液滴驱动的。
“障碍物越大，无论是酵母还是玻璃珠，其周围的液体就越多，这对铜绿假单胞菌越有利，”邓迪大学的共同资深作者瓦莎·辛格（Varsha Singh）说。“因此，它利用了原本可能是障碍的东西来进一步前进。”
研究人员还发现，细菌的传播随着生长中的酵母细胞所创造的景观而波动。为了更好地理解这些动态，他们建立了一个模型来模拟这两种生物之间的相互作用。该模型显示，生长速度较快的酵母物种如白色念珠菌（Candida albicans）对液体景观的改变更为显著，影响了细菌的传播速度。
“我被我们的模型预测与实验结果的匹配程度震惊了，”印度理工学院马德拉斯分校的共同资深作者丹尼·拉吉·M（Danny Raj M）说。“在某种程度上，这个模型是一个虚拟实验室，可以模拟真实的行为。通过改变参数，从生长速率到湿度，我们可以回答许多问题。”
研究团队表示，这项工作的意义不仅限于模型和实验室。在自然界中，细菌和酵母共存于土壤、水、植物和人体中。利用液体膜的能力可能有助于细菌在这些环境中更有效地定植，尤其是在水分稀缺的情况下。接下来，研究团队计划研究这些物种在现实世界中的相互作用。
“我们倾向于以人类的角度来看待微生物学，专注于人类的肺部或肠道，因为我们能与之相关联，”辛格说。“但大部分情况发生在土壤和其他环境中。这为我们探索新问题提供了绝佳的机会。我认为这是下一个前沿领域。”
(全文结束)
