流体剪切力驱动细菌接合热点形成：环境流动如何加速水平基因转移

来自国际团队的研究人员通过精确控制剪切流场，首次揭示了流体流动如何通过调控细菌碰撞频率影响接合(conjugation)效率。该研究利用流变仪建立E. coli动态培养体系，发现当剪切速率达到最优值(γ?=1×102 s-1)时，质粒转移效率较扩散驱动环境提升5倍，为预测海洋表层等湍流环境的基因交换热点提供了物理模型。

　　

细菌接合(conjugation)作为微生物水平基因转移(HGT)的重要途径，其效率直接受环境物理因素调控。最新研究发现，流体流动会通过双重机制影响这一过程：适度剪切力(γ?=1×10² s^-1)可使浮游状态的大肠杆菌(^{E. coli})碰撞频率显著增加，将质粒(plasmid)转移效率提升至静置条件下的5倍；但当剪切力超过临界值，机械应力又会破坏细胞间连接结构的形成。

研究团队创新性地采用锥板流变仪(rheometer)构建可控剪切体系，首次定量揭示了环境湍流(turbulence)与基因转移速率的非线性关系。这种流体动力学调控机制或可解释为何海洋表层（剪切速率约10¹-10³ s^-1）会成为浮游微生物的天然基因交换热点。该发现对理解抗生素抗性基因(ARGs)在环境中的传播、宿主肠道微生物群演化等过程具有重要启示。