Nature：一项关于细菌游泳方式的新研究可以帮助预防疾病的传播

明尼苏达大学双城分校(University of Minnesota Twin cities)领导的一个研究小组研究了细菌如何在复杂的液体中游泳，从而深入了解微生物如何在不同的环境中移动，比如它们的自然栖息地或人体内部。

　　

   

   

图片:明尼苏达大学双城分校领导的一个研究小组研究了细菌如何在复杂的液体中游泳，从而深入了解微生物如何在不同的环境中移动，比如它们的自然栖息地或人体内部。

资料来源:明尼苏达大学程研究小组

多年来，科幻小说作家们一直在写关于使用微型游泳器进行手术或给人类送药的想法。现在，由明尼苏达大学双城分校(University of Minnesota Twin Cities)的研究人员领导的一个团队发现了细菌是如何在不同的复杂液体和环境中游泳的，比如人体。

他们的发现可以帮助科学家开发出治疗细菌引起的疾病的新疗法，并设计出以细菌为基础的将药物输送到人体的系统。

明尼苏达大学研究在水中以外的液体中游泳有着悠久的历史。2004年，时任化学工程与材料科学系教授的埃德·库斯勒(Ed Cussler)比较了一名大学运动员在水中与粘稠的瓜尔胶溶液的游泳速度。它带来了一个意想不到的发现(并获得了搞笑诺贝尔奖)，那就是人类在瓜尔胶溶液中游泳的速度和在水中一样快。

近20年后，明尼苏达大学(University of Minnesota)的一个多学科团队重新审视了这个问题，只不过游泳运动员现在是微生物，而不是大学运动员。他们发现，细菌在浓溶液中游动的速度比在水中更快。

自20世纪60年代以来，科学家们就一直在深入研究“细菌游泳”，这在研究界是众所周知的。此前的研究发现，细菌在厚聚合物溶液(即含有聚合物的液体)中游动得更快，聚合物是由长链状分子组成的物质。研究人员推测，这是因为细菌可以在由链分子组成的网络中游动，并可以拉伸链以帮助它们推进。

然而，在这项新研究中，密歇根大学的团队首次研究了细菌是如何在小固体颗粒溶液中移动的，而不是链分子。尽管在聚合物和粒子动力学方面存在巨大差异，但他们发现细菌仍然游得更快，这表明细菌如何在粘稠、复杂的液体中移动肯定有不同的解释。

密歇根大学的研究人员给出了一个可能的答案。他们认为，当细菌游动时，通过微粒产生的阻力会让它们的鞭毛(或细菌的“尾巴”)旋转，从而推动它们向前——更好地与身体保持一致，最终帮助它们移动得更快。

“自从17世纪显微镜发明以来，人们一直对细菌的游泳感兴趣，但直到现在，人们对细菌的理解大多局限于像水这样的简单液体，”论文的第一作者、明尼苏达大学化学工程研究生Shashank Kamdar解释说。“但细菌在现实生活中是如何移动的，比如在它们自己的栖息地通过土壤和液体，这仍然是一个悬而未决的问题。”

了解细菌如何在复杂的、粘性的环境中移动——人体就是其中之一——可以帮助科学家设计出治疗疾病的方法，甚至可以利用细菌作为输送药物给人类的容器。

“几十年来，人们一直在用几种机制来解释这一现象，但通过这项研究，我们对细菌在复杂溶液中游动时会发生什么提供了统一的理解。”该论文的资深作者、明尼苏达大学化学工程与材料科学系副教授Xiang Chen说。“了解细菌如何在复杂环境中移动很重要。例如，某种细菌会引起胃溃疡。胃粘膜是一种粘性环境，所以研究细菌如何在这些环境中移动对了解疾病如何传播很重要。”

文章标题

The colloidal nature of complex fluids enhances bacterial motility