蜻蜓的翅膀是如何杀死细菌的？

　　特殊的杀菌表面已成为抗菌领域研发的热点，而构建这些杀菌表面的方法各有大不同。

　　有的研究人员在光滑表面浸渍隔绝细菌传播的分子。有的研究人员则展示了银质纳米涂层能够消灭细菌。然而，又有一组研究人员用黑碳化硅做了一个类似小“钉床”的表层（纳米柱），这个表层能够自然分解细菌。

　　在上述例子中，后者被归入一个名为纳米结构表层（NTS）的大类中。这个表层极为有趣，因为它也存在于自然界——蜻蜓翅膀的结构与黑碳化硅的纳米结构相似得惊人！

　　同样地，蜻蜓翅膀也能杀灭细菌。

　　人们普遍认为“钉床”表面是通过刺穿细菌的细胞壁来杀死细菌的。然而，然而一组来自澳大利亚和尼日尼亚的研究人员，通过大量运用一种截然不同显微技术，阐明了可能是一种完全不同的杀菌机制在起作用。

　　证实大众观点是错误的首个线索来源于观察——蜻蜓翅膀上的纳米柱的高度并非完全一致，如下图所示：

　　这与人造“钉床”表面的理论相悖，因为人造“钉床”倾向于制造高度相同的纳米柱。

　　一个相似的测试进一步表明：细菌膜并不与纳米柱直接接触。

　　相反，细菌（在这一案例中特指大肠杆菌）通过其自身分泌的结构分子（胞外多聚物，EPS）以及“手指状”的外延物质粘附在纳米柱上面。正如下图所示：

　　一旦细菌在表面着陆，它们就会受到一种附着力。这种附着力能够使细菌膜变形；不过，单靠附着力并不能使细菌破裂。

　　实际上，这些细菌死于电影中恶棍非常喜欢用的招数——它们被抓进其中一个灾难性陷阱里。如果它们不动的话，还可能侥幸生存下来。

　　然而，只要它们动了，一股剪切力就会穿过附着力，撕裂细胞膜。这就导致了细胞内含物的致命性泄漏；没有了细胞内含物，细胞就像气球漏气那样收缩，如下图所示：

　　只有在细菌死亡后，纳米柱才会刺穿它。

　　作者对比了细胞死于纳米柱的旧模型和他们的新模型，并用一张图表进行总结：

　　图片顶部描述的是旧模型，它表明纳米柱直接刺穿了细菌细胞。作者认为该认识应被替换为位于图片底部的新模型。

　　当然，该研究有也一定局限性。首先，其研究对象为大肠杆菌，这是一种带有双层细胞膜的革兰氏阴性细菌。

　　其次，他们应该使用胞外多聚物产量较少的细菌进行重复研究，以检测该情况下纳米柱是否还能产生致命作用。

　　最后，他们应该确认带有等高纳米柱的人造纳米结构表面究竟是通过旧模型杀死细菌，还是通过他们最新提出的机制。

　　若科学家能领悟大自然的鬼斧神工，他们总能从中得益。同时，这也很好地解释了为什么蜻蜓的翅膀总是那么干净。

　　蝌蚪五线谱编译自sciencealert，译者 李二宝，转载须授权