模拟细菌的集体运动以更好地了解麻烦的生物膜的形成

当某些类型的细菌等微生物在潮湿环境中粘附在物体表面并开始繁殖时，就会形成生物膜，从而导致分泌出粘糊糊的胶状物质。

然而，这些生物膜不仅令人不快而且没有吸引力——它们可能会带来严重的麻烦。例如，在医学领域，生物膜的形成会降低抗生素治疗的有效性。了解生物量形成的关键在于了解细菌如何集体行为。

德国杜塞尔多夫Heinrich-Heine-Universität的欧洲物理杂志E上的一篇新论文，研究员DavideBreoni和他的合著者提出了细菌运动的数学模型，包括细胞分裂和死亡，细胞的基本成分循环。

该团队开发了细菌运动的数学模型，在此过程中建立了统计物理学和生物物理学之间的联系。

“我们的新模型属于‘活性物质’的一类模型，目前在统计物理学中引起了很大兴趣，”Breoni说。“该领域研究具有自身能量来源的粒子系统的集体特性——细菌就是一个典型案例。”

该团队设计的模型令人惊讶，表明在运动时细菌可以作为一个整体。

“在我们的调查过程中，我们发现该模型预测细菌菌落的形成可能是通过行波的积累、细菌的集中‘包’而发生的，”Breoni补充道。“我们没想到这是从我们这样一个简单的模型中产生的。”

他认为，对于可能了解细菌菌落但不知道它们如何以集体方式移动的公众来说，结果应该会很有趣。

Breoni最后指出，这是一个非常简单的模型，表明研究可以如何从这里开始。他说：“我们可以尝试使模型更加逼真，并通过实验验证其预测结果。”“另一方面，这项研究很大程度上是由好奇心驱动的，是研究人员之间激烈讨论的结果——我们希望保持这种方法，这样我们就可以继续用我们的发现给自己带来惊喜。”