Science：新研究揭示泊库岛食烷菌通过形成生物膜高效降解海洋中泄露的石油机制

石油泄漏对自然环境来说是灾难性的，因为它们会导致长期污染，伤害周围的野生动物。然而，某些降解石油的细菌却能在油类泄漏的环境中茁壮成长，为石油泄漏的生物修复做出了巨大贡献。虽然由细菌形成的群落---生物膜（biofilm）---在石油泄漏的生物修复中发挥着至关重要的作用，但生物膜如何与海洋中的石油相结合一直不清楚。

在一项新的研究中，来自法国索邦大学、土伦大学和日本筑波大学的研究人员利用最先进的微流体观察系统，在阐明生物膜形成与石油降解之间的联系方面取得了重大进展。该系统与高分辨率共聚焦显微镜相结合，有助于观察细菌细胞与直径约为头发丝一半的微小油滴之间的相互作用。他们的研究结果表明，一种石油降解细菌---泊库岛食烷菌（Alcanivorax borkumensis）---会形成生物膜，通过包围和强力粘附油水界面来消耗石油。这种细菌群落将油滴拉伸成许多管，为更多的细菌细胞同时有效地消耗石油提供了空间。相关研究结果发表在2023年8月18日的Science期刊上，论文标题为“Alcanivorax borkumensis biofilms enhance oil degradation by interfacial tubulation”。

这些作者通过关注管形成的动态过程，在这种油水界面观察到了这种拉伸机制。随着这种油水界面上的细胞分裂，在显微镜下呈小棒状的细菌细胞变得紧密排列。在某些区域，这些细菌细胞呈现出类似野菊花花瓣排列的结构。

描述表型鉴定的培养方法示意图。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.adf3345。

这种排列在液晶物理学中被称为拓扑缺陷（topological defect），它开始从液滴向外凸起，使得这种油水界面变形并形成管。这些作者还利用一种理论物理模型成功预测了生物膜形成的动态变化及其定性形状。

此外，这些作者还证实在石油泄漏的清理过程中使用的高浓度分散剂会对泊库岛食烷菌生物膜产生不利影响，但还需要进一步的研究来明确它们在环境中的实际影响。

因此，这项新的研究为如何利用细菌群落加强海洋石油泄漏的环境修复提供了启示。这些作者认为，了解生物膜的形成和细菌合作有助于利用大自然的高效方法来提高当前石油泄漏清理过程的有效性。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

1. M. Prasad et al. Alcanivorax borkumensis biofilms enhance oil degradation by interfacial tubulation. Science, 2023, doi:10.1126/science.adf3345.

2. Efficient Oil-Eating Bacteria Cooperate to Maximize Dining Capacity
https://www.tsukuba.ac.jp/en/research-news/20230822141500.html