研究背景及结论：生物学驱动研究的一个主要主题是关系在形式和功能之间的关系。了解多细胞生物的进化过程的好处。研究人员展示了细菌的生物膜铜绿假单胞菌产生的结构使细胞最大化繁殖。开发了一个资源的数学模型菌落特性中的有效性和代谢反应。这一分析准确地预测了两者的实测分布电子受体类型-氧，可从由大气、苯那嗪、氧化还原活性抗生素产生这种细菌。利用该模型，证明了几何模型的正确性菌落结构在生长效率方面是最优的。


微电极的具体使用方法介绍：生物膜表面的氧剖面浓度的测试使用小型克拉克式氧传感器(Unisense;10-μm尖端直径)，三维操作器(Unisense)控制测试进入生物膜内的深度。微电极被连接到一个皮安放大器主机上(Unisense)，于-800 mV下极化。采用大气氧源和零氧值两点标定系统对传感器进行标定。所有校准读数和轮廓测量均使用SensorTrace Pro 2.0软件(Unisense)获得。

水平(A)和垂直(B)的结构铜绿假单胞菌菌落生物膜。菌落长大了空气暴露于1%的色氨酸，1%琼脂上5天标尺代表0.5厘米。(C)模拟浓度脊内的氧气

生长4天老菌落生物膜的氧浓度(A)基区(B)脊区。测量数值由点给出，模拟由实曲线表示我们对生长5 d以上的37个基本剖面和27个山脊剖面进行了测量，A和B的数据代表了观测剖面内浓度的变化。箭头表示生物膜表面的顶部。

基质区域的测量氧气浓度剖面(A)和(B)生长在含有21%的氧气环境下的Δphz菌落。

延伸阅读

铜绿假单胞菌生物被膜的结构、形成


什么是生物被膜（biofilm）？


指细菌为了适应外部的生存环境而黏附于非生物或活性组织的表面，分泌多糖基质将细菌体聚集包绕于其中形成的膜样物，形成一种与浮游细菌不同生长方式的具有高度组织结构性的微生物群落。


生物被膜的结构复杂，从外到内包括：


主体层


连接层


条件层


基质层


铜绿假单胞菌生物膜：结构异质性


表面附着大量的血小板细胞碎片和各种代谢物；


被膜内不同部位，基因上相同的细菌，有各自的基因表达模式，表现出完全不同的特征。


体内生物被膜的形成：


形成调节膜：液体、蛋白吸附层；


可逆性附着：浮游细菌和黏附细菌动态的平衡；


不可逆性黏附：藻酸盐起着连接和支撑的作用，逃避免疫；


微菌落形成：围绕着水通道形成，运送营养物质、代谢产物等，排出废物；


播种型扩散：细菌通过主动机制发生扩散，感染迁延难愈的重要原因。