研究背景及結論：生物學(xué)驅動(dòng)研究的一個(gè)主要主題是關(guān)系在形式和功能之間的關(guān)系。了解多細胞生物的進(jìn)化過(guò)程的好處。研究人員展示了細菌的生物膜銅綠假單胞菌產(chǎn)生的結構使細胞最大化繁殖。開(kāi)發(fā)了一個(gè)資源的數學(xué)模型菌落特性中的有效性和代謝反應。這一分析準確地預測了兩者的實(shí)測分布電子受體類(lèi)型-氧，可從由大氣、苯那嗪、氧化還原活性抗生素產(chǎn)生這種細菌。利用該模型，證明了幾何模型的正確性菌落結構在生長(cháng)效率方面是最優(yōu)的。

微電極的具體使用方法介紹：生物膜表面的氧剖面濃度的測試使用小型克拉克式氧傳感器(Unisense;10-μm尖端直徑)，三維操作器(Unisense)控制測試進(jìn)入生物膜內的深度。微電極被連接到一個(gè)皮安放大器主機上(Unisense)，于-800 mV下極化。采用大氣氧源和零氧值兩點(diǎn)標定系統對傳感器進(jìn)行標定。所有校準讀數和輪廓測量均使用SensorTrace Pro 2.0軟件(Unisense)獲得。

水平(A)和垂直(B)的結構銅綠假單胞菌菌落生物膜。菌落長(cháng)大了空氣暴露于1%的色氨酸，1%瓊脂上5天標尺代表0.5厘米。(C)模擬濃度脊內的氧氣

生長(cháng)4天老菌落生物膜的氧濃度(A)基區(B)脊區。測量數值由點(diǎn)給出，模擬由實(shí)曲線(xiàn)表示我們對生長(cháng)5 d以上的37個(gè)基本剖面和27個(gè)山脊剖面進(jìn)行了測量，A和B的數據代表了觀(guān)測剖面內濃度的變化。箭頭表示生物膜表面的頂部。

基質(zhì)區域的測量氧氣濃度剖面(A)和(B)生長(cháng)在含有21%的氧氣環(huán)境下的Δphz菌落。

延伸閱讀

銅綠假單胞菌生物被膜的結構、形成

什么是生物被膜（biofilm）？

指細菌為了適應外部的生存環(huán)境而黏附于非生物或活性組織的表面，分泌多糖基質(zhì)將細菌體聚集包繞于其中形成的膜樣物，形成一種與浮游細菌不同生長(cháng)方式的具有高度組織結構性的微生物群落。

生物被膜的結構復雜，從外到內包括：

主體層

連接層

條件層

基質(zhì)層

銅綠假單胞菌生物膜：結構異質(zhì)性

表面附著(zhù)大量的血小板細胞碎片和各種代謝物；

被膜內不同部位，基因上相同的細菌，有各自的基因表達模式，表現出完全不同的特征。

體內生物被膜的形成：

形成調節膜：液體、蛋白吸附層；

可逆性附著(zhù)：浮游細菌和黏附細菌動(dòng)態(tài)的平衡；

不可逆性黏附：藻酸鹽起著(zhù)連接和支撐的作用，逃避免疫；

微菌落形成：圍繞著(zhù)水通道形成，運送營(yíng)養物質(zhì)、代謝產(chǎn)物等，排出廢物；

播種型擴散：細菌通過(guò)主動(dòng)機制發(fā)生擴散，感染遷延難愈的重要原因。