PNAS | 美国普林斯顿大学研究揭示病原细菌在土壤等介质中的传播机制！

病原菌在不饱和多孔介质中（即孔隙空间中空气和液体共存的地方）的传播，是导致土壤被病原体污染、植物软腐、食物腐败和许多肺部疾病的主要原因（Nature Microbiology | 澳门大学研究揭示病原真菌在不同环境中提高存活率的机制！PNAS | 美国弗吉尼亚理工大学揭示植物病原真菌全新的孢子传播方式！）。然而，目前缺乏对非饱和多孔介质中细菌扩散的可视化和基本理解，限制了解决上述污染和疾病相关问题的能力。

2021年9月21日，国际权威学术期刊PNAS发表了美国普林斯顿大学Howard Stone团队的最新相关研究成果，题为Evidence for biosurfactant-induced flow in corners and bacterial spreading in unsaturated porous media的研究论文。

在这篇文章中，科研人员展示了一种以前没有报道过的细菌细胞在不饱和多孔介质中扩散的机制。科研人员发现产生表面活性剂的细菌可以通过产生表面活性剂改变固体表面的润湿性而沿着角落建立自我产生的流动。拐角的流速为每小时几毫米的数量级，这与细菌群的数量级相同，是已知的细菌表面转移的最快模式之一。科研人员成功地预测了细菌角流发生的临界角，其依据是生物活性剂引起的细菌溶液在固体表面接触角的变化。此外，科研人员证明了细菌确实可以通过在模型土壤中产生生物表面活性剂而传播，该模型土壤由密集的角状颗粒组成。此外，科研人员证明细菌的角流是由群体感应控制的，这是调节生物表面活性剂生产的细胞-细胞交流过程。这些结果为观察到的细菌的扩散随着土壤和植物中表面活性剂的增加而增加提供了一个机制上的解释。了解这种以前未被重视的细菌传播机制将使我们能够更准确地预测细菌在土壤和其他非饱和多孔介质中的扩散情况。

图1. 铜绿假单胞菌，一种土壤细菌和人类病原体，产生了一个随角度变化的角流

图2. 细菌角流是由生物表面活性剂的产生引起的，这一过程由群体感应控制

图3. 均质润湿液体的角流产生标准

图4. 角流是一种以前未被重视的细菌运输机制，发生在非饱和多孔介质中

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