當(dāng)微生物(如某些類型的細(xì)菌)在潮濕的環(huán)境中附著在物體表面并開始繁殖，導(dǎo)致一種黏糊糊的膠水狀物質(zhì)排出時(shí)，生物膜就形成了。

這些生物膜不僅令人不快，而且可能會帶來嚴(yán)重的麻煩。例如，在醫(yī)療領(lǐng)域，生物膜的形成會降低抗生素治療的有效性。了解生物量形成的關(guān)鍵在于了解細(xì)菌的整體行為。

一篇由德國發(fā)表的EPJE新論文，研究人員Davide Breoni和他的合著者提出了一個(gè)細(xì)菌運(yùn)動的數(shù)學(xué)模型，其中包括細(xì)胞分裂和死亡，細(xì)胞周期的基本成分。

該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)細(xì)菌運(yùn)動過程的數(shù)學(xué)模型，在統(tǒng)計(jì)物理學(xué)和生物物理學(xué)之間建立了聯(lián)系。

“我們的新模型屬于‘活性物質(zhì)’的一類模型，目前在統(tǒng)計(jì)物理學(xué)中引起了很大的興趣，”Breoni說?！斑@一領(lǐng)域研究的是擁有自身能量來源的粒子系統(tǒng)的集體特性——細(xì)菌就是一個(gè)典型的例子?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的模型令人驚訝地表明，當(dāng)涉及到運(yùn)動時(shí)，細(xì)菌可以作為一個(gè)整體。

“在我們的研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)該模型預(yù)測了細(xì)菌菌落的形成可以通過旅行波的積累發(fā)生，集中的細(xì)菌‘包裹’，”Breoni補(bǔ)充道?！拔覀儧]有想到像我們這樣簡單的模型會產(chǎn)生這樣的結(jié)果?！?/p>

他認(rèn)為，對于那些可能知道菌落，但不知道它們?nèi)绾渭w移動的普通公眾來說，這個(gè)結(jié)果應(yīng)該很有趣。

Breoni最后指出，這是一個(gè)非常簡單的模型，表明研究如何從這里開始。他說:“我們可以試著讓模型更真實(shí)，并面對結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以測試它的預(yù)測?！薄傲硪环矫?，這項(xiàng)研究在很大程度上是由好奇心驅(qū)動的，是研究人員之間激烈討論的結(jié)果——我們希望保持這種方法，這樣我們就可以繼續(xù)用我們的發(fā)現(xiàn)給自己驚喜?！?/p>

Journal Reference:

1. Davide Breoni, Fabian Jan Schwarzendahl, Ralf Blossey, Hartmut Löwen. A one-dimensional three-state run-and-tumble model with a ‘cell cycle’. The European Physical Journal E, 2022; 45 (10) DOI: 10.1140/epje/s10189-022-00238-7