片探:微生物的“隐形社区”(揭秘生物被膜)

一、精要:

1.定义:生物被膜是一种由微生物群体构成的复杂结构,它们通过分泌黏性物质,将自己和其他生物固是在一起,形成一个坚固的社区。你可能没有留意或者看不到它们,但实际上它们无处不在。跟我们人类社区类似,它的整体环境和周边的各种"设施"是非常重要的,核心不是其中的各种微生物,而是由多糖(如纤维素)、蛋白质和核酸构成的胞外基质。这是生物被膜的结构框架,它不仅为微生物提供保护,同时也促进了它们之间的交流。


2.搭建:初来乍到,寻找落脚点(一般来说,营养相对丰富、表面相对粗糙的有机质,更容易讨得微生物的青睐。比如牙菌斑。);安营扎寨,稳固根基(找到落脚点后,微生物们先是开始小心地进行试探,分泌一些蛋白尝试落脚,看看这里是否符合自己的预期。若发现一切都好,就开始大量生产黏性物质,将自己牢牢地黏附在表面上。然后就像搭积木一样,一层一层地构建自己的小窝,这也是生物被膜的成长阶段。);筑起高墙,抵御外敌;有进有出,动态平衡。


3.微生物的"城堡"

它不仅可以保护微生物免受外界环境的侵害,还可以帮助它们抵抗各种抗菌物质(如抗生素)的攻击。科学实验表明,一旦生物被膜形成,就会大大提高菌体的抵抗力和耐受性。在临床上,这可能会造成常见的慢性反复感染;在生活中,则可能造成对食品的反复污染。……


4.对我们的影响

……再放大到环保和工业领域,生物被膜可能导致水体污染,破坏生态平衡。在水管内的生物被膜可能堵塞管道….

合理利用生物被膜也可能变废为宝。比如借鉴荷叶的超级疏水结构,或者将表面设计得超级光滑、几乎没有阻力,微生物落到上面就滑走了,自然可以对接触的材料的表面进行修饰改造,比如直接把抗菌的药物涂布在表面上,就像埋了很多地雷,微生物一落在上面,就被引爆丧命。科学家针对胞外基质的组成成分和结构,开发了特效药物,能够特异性地破坏和降解胞外基质,从而让整个生物被膜被瓦解掉,里面的微生物也就自然而然地解离出来,重新恢复成游离的单个细菌状,也就恢复了对抗菌药物的敏感性。……


二、原文:



参考文献:《科学世界》2025.1



白家祥于安天    2025.1.26

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