蜻蜓的翅膀是如何殺死細菌的？

特殊的殺菌表面已成為抗菌領域研發的熱點，而構建這些殺菌表面的方法各有大不同。

有的研究人員在光滑表面浸漬隔絕細菌傳播的分子。有的研究人員則展示了銀質納米塗層能夠消滅細菌。然而，又有一組研究人員用黑碳化硅做了一個類似小「釘床」的表層（納米柱），這個表層能夠自然分解細菌。

在上述例子中，後者被歸入一個名為納米結構表層（NTS）的大類中。這個表層極為有趣，因為它也存在於自然界——蜻蜓翅膀的結構與黑碳化硅的納米結構相似得驚人！

同樣地，蜻蜓翅膀也能殺滅細菌。

人們普遍認為「釘床」表面是通過刺穿細菌的細胞壁來殺死細菌的。然而，然而一組來自澳大利亞和尼日尼亞的研究人員，通過大量運用一種截然不同顯微技術，闡明了可能是一種完全不同的殺菌機制在起作用。

證實大眾觀點是錯誤的首個線索來源於觀察——蜻蜓翅膀上的納米柱的高度並非完全一致，如下圖所示：

這與人造「釘床」表面的理論相悖，因為人造「釘床」傾向於製造高度相同的納米柱。

一個相似的測試進一步表明：細菌膜並不與納米柱直接接觸。

相反，細菌（在這一案例中特指大腸桿菌）通過其自身分泌的結構分子（胞外多聚物，EPS）以及「手指狀」的外延物質粘附在納米柱上面。正如下圖所示：

一旦細菌在表面著陸，它們就會受到一種附著力。這種附著力能夠使細菌膜變形；不過，單靠附著力並不能使細菌破裂。

實際上，這些細菌死於電影中惡棍非常喜歡用的招數——它們被抓進其中一個災難性陷阱里。如果它們不動的話，還可能僥倖生存下來。

然而，只要它們動了，一股剪切力就會穿過附著力，撕裂細胞膜。這就導致了細胞內含物的致命性泄漏；沒有了細胞內含物，細胞就像氣球漏氣那樣收縮，如下圖所示：

只有在細菌死亡後，納米柱才會刺穿它。

作者對比了細胞死於納米柱的舊模型和他們的新模型，並用一張圖表進行總結：

圖片頂部描述的是舊模型，它表明納米柱直接刺穿了細菌細胞。作者認為該認識應被替換為位於圖片底部的新模型。

當然，該研究有也一定局限性。首先，其研究對象為大腸桿菌，這是一種帶有雙層細胞膜的革蘭氏陰性細菌。

其次，他們應該使用胞外多聚物產量較少的細菌進行重複研究，以檢測該情況下納米柱是否還能產生致命作用。

最後，他們應該確認帶有等高納米柱的人造納米結構表面究竟是通過舊模型殺死細菌，還是通過他們最新提出的機制。

若科學家能領悟大自然的鬼斧神工，他們總能從中得益。同時，這也很好地解釋了為什麼蜻蜓的翅膀總是那麼乾淨。

蝌蚪五線譜編譯自sciencealert，譯者 李二寶，轉載須授權