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当食物资源匮乏时，细菌会聚集形成子实体。
黄色粘球菌高分辨率照片，不同颜色表示细菌细胞排列对齐的方向。
黄色粘球菌（Myxococcus xanthus，简称Myxo）是一种分布广泛的粘细菌，它们具有令人惊讶的协同行为。当食物匮乏时，这些杆状细胞会相互堆叠，形成状似蘑菇的子实体“收容所”（子实体是黄色粘球菌储孢子的地方，在营养丰富时，这些孢子会被释放并重新形成新的种群），以度过艰难时期。不过，此前科学家并不清楚这些杆状细胞是如何获得这种“造房”能力的。现在，普林斯顿大学的研究团队对其子实体的形成过程进行了揭秘，并于当地时间11月23日将相关论文在《自然物理学》杂志中发表。
“某种程度上来说，这些细菌正在向我们展示新的物理学知识，”路易斯-西格勒整合基因组学研究所的物理学教授Joshua Shaevitz说，“这是物理和生物的交叉领域，为了了解这些生物，你需要同时了解两个学科的知识。”
为进一步了解其行为，科学家录制了黄色粘球菌的行为视频。视频中这些微生物在培养皿里彼此缠绕，形成了类似指纹的图案。研究人员发现，当两团细菌相遇，相遇之处将逐渐形成新的细胞层，然后细菌逐渐堆叠，向同一方向凸起。论文合著者、普林斯顿大学理论科学中心的博后研究员Ricard Alert说：“我们发现这些细菌会利用细胞排列的特点，形成新的细胞层，然后层层叠加形成子实体，以应对营养匮乏的时期。”研究人员发现，细菌相遇的位置刚好是“拓扑缺陷点”，这是数学上描述奇异点的名词。Alert解释：“我们为什么将这些点称为‘拓扑缺陷点’呢，因为如果你想消除任一无序点，仅通过数学中的平滑转换是做不到的，也就是说，仅仅通过打乱细胞排列来消除这些无序点是不可能的。”
黄色粘球菌的细胞行为和手机液晶显示屏中的液体分子十分相似。但与液晶屏分子的被动移动不同，黄色粘球菌的杆状细胞可以自主运动。研究人员说，这些细菌可能已经进化到可以同时利用被动和主动因素来构建子实体。
科界原创
编译：攀汗
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《自然物理学》
期刊编号： 1745-2473
原文链接：
https://phys.org/news/2020-11-social-bacteria-physics-fingerprints.html
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