河北
逃生舱场景在科幻作品中屡见不鲜，通常讲的是角色从飞船里弹射出来、勉强逃过一劫——想想《星球大战：新希望》开头，R2-D2和C-3PO从叛军飞船里弹射出去的画面。加州大学圣地亚哥分校的生物学家发现，细菌群落也具有类似的弹射能力。
我们周围的各种表面上都活跃着被称为生物膜的细菌群落。这些微小的菌落在水生环境中随处可见，从湖中岩石的光滑表面到水管里的黏滑沉积物，都有它们的身影。生物膜也存在于我们身体的某些部位，比如皮肤和牙齿表面。
加州大学圣地亚哥分校生物科学学院Gürol Süel教授实验室的科学家们在研究一种叫枯草杆菌（学名Bacillus subtilis）的细菌时，首次观测到了生物膜弹射现象。
先前的观点认为，濒临死亡的生物膜只是简单地溶解和消散。让研究人员更加惊讶的是，他们考察了动物界中类似的喷射能力，发现除了它们之外，唯一拥有类似机制的其他物种是水母。
隐藏的破裂机制
“我们发现，在其生命周期的末期，这些细菌生物膜会用力将特定细胞从群落中弹射出去，”Süel说道，他是分子生物学系的教授，这项研究发表在《自然微生物学》上。“生物膜察觉到自身陷入困境，于是就像发射逃生舱一样，把细胞射出群落。”
由研究生Todd Kwang-Tao Chou和Alejandra Dau-Martinez领导的研究人员，使用了高分辨率仪器，能在单细胞级别上拍摄生物膜图像。这让他们得以对细胞外基质（ECM）展开前所未有的研究，ECM是连接和支持细胞的分子网络。
与西班牙庞培法布拉大学的同事合作进行的数学建模，使研究人员能够解析出喷射过程此前不为人知的物理机制。
随后，Süel实验室的研究生们确定，喷射背后的机械力源自一种自我生成的聚合物网络，也就是水凝胶。具体来说，由聚-γ-谷氨酸（γ-PGA）构成的聚合物会生成一种水凝胶，它能吸收相当于自身重量一千倍的水。γ-PGA遇水膨胀，随后推动内部细胞穿过外层，从而脱离生物膜。
通过被排出的细胞实现生存
研究人员表示，这种喷射能力使得面临营养饥饿或其他威胁的生物膜能够通过释放能够游走并定殖到新位置的移动细胞，来确保群落的生存。
“生物膜知道自己将要死亡，因此它会排出一些细胞，以便它们能够存活下来，改日再战。”苏尔说道。
迫使生物膜破裂
在深入分析了排出过程之后，研究人员通过基因和化学反应来调控其功能，从而证实了他们的发现。重要的是，该团队表明，他们可以通过使y-PGA过量表达来迫使生物膜破裂。
由于细菌生物膜对抗生素具有高度耐药性，对公共卫生构成的威胁日益加剧，因此迫使生物膜破裂未来有望成为一种无需借助药物即可消除有害细菌群落的新方法。
“我们发现，不需要抗生素，也不用有毒化学物质，只要让γ-PGA大量表达，就能迫使生物膜破裂，”研究人员在研究中提出。这一结果也可能有助于从原理上理解癌症的扩散，因为肿瘤与细菌生物膜具有共同特征，比如转移，也就是肿瘤释放出癌细胞。
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