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生物膜的工作原理

作者:玛丽安·斯彭

当微生物生物膜结合在一起的沉积颗粒,他们可以形成叠层石,如这些在澳大利亚海岸。
当微生物生物膜结合在一起的沉积颗粒,他们可以形成叠层石,如这些在澳大利亚海岸。
iStockphoto/思想库

乍一看,我们不清楚牙菌斑、淋浴排水管中持久的粘液和光滑的水下岩石有什么共同点,除了它们可能会让人头痛——或者在某些情况下会让人牙痛——需要去除之外眼睛,几乎不可能看出是什么原因造成了这些内衬表面。

如果你仔细看,在一个显微镜,你会发现这些粘糊糊的聚集体一点也不沉闷。相反,它们往往是多种多样的、微小的活微生物群落,结合在一个基质中,或者是一种粘稠的粘性物质。谁会猜到你马桶里的污垢是一团复杂的活的、沟通的细胞?

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虽然细菌的发现者安东尼·范·列文虎克在17世纪研究自己的牙菌斑时描述了类似的结构,但直到20世纪,科学家才有了所需的工具来更仔细地观察这些结构是如何发展的[来源:蒙大拿州立大学,科斯特顿和威尔逊].

这些殖民地,也称为生物膜,当单个微生物附着到水合表面并经历“生活方式转换”时形成,放弃单个细胞的生命,与其他微生物一起生活在粘附细胞基质的表面上[来源:Lemon等人。].一些定义指出,生物膜细胞“不可逆地附着”在表面,这意味着它们不能通过温和的冲洗去除[来源:顿兰].

但我们为什么要关心生物膜呢?

首先,它们可以附着在生物和非生物表面(包括人类),在医学领域制造问题,改变工业生产实践,甚至有助于环境清洁。此外,一些研究人员估计,生物膜占世界生物量的一半以上[来源:蒙大拿州立大学;斯特尔曼].生物膜如此丰富,令人惊讶的是我们没有更多地注意到它们。

在这篇文章中,我们将了解生物膜是如何工作的,它们是如何存在问题和有益的,以及研究人员正在做什么来控制它们。首先,让我们看看生物膜的生命周期。

到底是什么让一个细胞放弃了独飞?我们将在下一页了解。