当我们想到细菌时，我们可能会想象单个细胞在溶液中游动。然而，与人类类似，细菌细胞经行社交，利用表面聚集成复杂的异质群落，称为生物膜。在一个群体中，生物膜中的细菌在抵抗各种环境压力方面非常强大——这一关键特征使得生物膜相关感染极难用抗生素治疗。

50 多年来，生物膜研究一直围绕着使生物膜蓬勃发展并对抗生素治疗产生耐受性的生物过程。在最近发表在《美国科学院院刊》上的一项前瞻性研究中，埃尔朗根马克斯普朗克物理和医学中心的研究人员与耶路撒冷希伯来大学和哈佛医学院的合作伙伴合作，分享了他们对细菌如何依赖物理过程形成和维持生物膜(包括在极端压力条件下生存)的见解。

这项工作强调了除了信号和调控的生物分子细节之外，生物物理相互作用在细菌生命周期和感染中发挥的重要作用。

生物膜作为组织

“生物膜研究已经从将细菌视为单细胞(最初由 Antonie van Leewenhawk 发现)发展到认识到在适当的条件下，细菌会聚集成形成生物膜的细胞群，”Roberto Kolter 教授(美国波士顿哈佛医学院)说。

生物膜研究的最新进展是将其与人体组织进行比较，因为它们具有复杂性和异质性。有时，生物膜甚至被认为是人体组织的连续部分，例如我们牙齿上的口腔生物膜或人类肠道中的微生物群。

生物膜与真核组织具有一个显著特征，即细菌将自身嵌入自分泌的细胞外聚合物基质中，该基质将细胞结合在一起，赋予生物膜的机械稳定性，作为水和营养物的储存器，并防止抗菌剂的侵蚀。

Liraz Chai 教授(以色列耶路撒冷希伯来大学和澳大利亚布里斯班昆士兰科技大学马克斯普朗克昆士兰中心)建议：“我们鼓励将讨论范围从细胞外基质扩大到细胞外空间。细胞外基质是独特环境中的单一成分，它浸泡在水中并溶解营养物质、信号分子、废物和金属离子。在这种环境中，由于分子和细菌相互影响，各种物理过程直接影响生物膜生理学。”