乍一看，您面前看到的琥珀色和金色光环可能看起来像树干的年轮。但这些辐射状的带状图案是由意想不到的、微小的创造者——细菌——排列的。
上周，加州大学圣迭戈分校、斯坦福大学和庞培法布拉大学的研究人员在《Cell》杂志上发表了一篇论文，该论文表明，被称为生物膜的细菌群落比以前认为的要复杂得多。研究人员发现，生物膜可以组织成类似飞镖靶的图案，这归因于一种研究人员曾认为仅存在于动植物中的机制。
即使您从未听说过生物膜，您也一定遇到过它。一些常见的类型包括池塘中的藻类，甚至还有牙菌斑。生物膜甚至可以通过覆盖金属外壳并防止腐蚀来保存沉船。根据这篇论文，新研究中突出显示的环状图案是生物膜氮胁迫响应模式的结果。氮是细胞生长所必需的，虽然生物膜边缘的细胞容易获得氮，但靠近中心的氮则很有限。
这种缺氮会导致细菌饥饿并引发胁迫反应。生物膜内部较高的代谢胁迫会导致细胞释放孢子，或称“幼年细菌”，用于在恶劣条件下生存。这种饥饿、胁迫和产孢循环的每个阶段都在时间和地点被“冻结”，形成了生物膜不同细胞类型的同心环。
研究人员在论文中提出，环的形成遵循“时钟-波前”过程。“时钟”在这种情况下是氮胁迫响应模式，它产生了不同阶段的细胞类型组织。“波前”是一种组织类型与下一种组织类型之间的界限。这是一种与构成人类脊柱的每个节段或植物根部的图案相似的机制。
加州大学圣迭戈分校分子生物学教授 Gürol Süel 在一份新闻稿中说：“我们看到生物膜比我们想象的要复杂得多。显然，细胞在空间和时间上进行自我分割的能力不仅仅随着动植物的出现而出现，可能可以追溯到十亿多年前。”
这些发现可能有助于研究人员更好地理解动植物中的时钟-波前机制，因为在研究环境中细菌更容易处理。
Süel 在新闻稿中说：“拥有一个细菌系统，我们可以提供一些在脊椎动物和植物系统中难以获得的答案。细菌提供了更易于实验获取的系统，可以为发育领域提供新的见解。”
