根据宾夕法尼亚州立大学研究人员的一项新研究，打喷嚏、擤鼻涕和流鼻涕是感冒和流感季节的标志，而粘液的增加正是细菌用来对免疫系统进行协同攻击的原因。研究小组发现，黏液越厚，细菌就越容易聚集。这一发现可能会对降低细菌传播能力的治疗方法产生影响。

这项研究最近发表在《PNAS Nexus》杂志上，它展示了细菌如何利用粘液来增强它们自我组织的能力，并可能导致感染。实验用合成的猪胃粘液、天然的牛宫颈粘液和一种叫做聚维酮的水溶性聚合物化合物进行，结果显示，细菌在粘稠的粘液中比在含水物质中更能协调运动。

研究人员说，这些发现为了解细菌如何在粘液和粘膜表面定居提供了见解。研究结果还显示了粘液如何增强细菌的集体运动，或蜂群，这可能会增加细菌菌落的抗生素耐药性。

“据我们所知，我们的研究是第一次证明细菌集体在粘液中游泳，”宾夕法尼亚州立大学生物医学工程、化学和数学哈克讲座教授、该论文的通讯作者Igor Aronson说。“我们已经证明，与类似稠度的液体不同，粘液能增强集体行为。”

Igor Aronson解释说，粘液对许多生物功能都是必不可少的。它排列在细胞和组织的表面，保护细胞免受细菌、真菌和病毒等病原体的侵害。但它也是细菌感染的宿主物质，包括性传播疾病和胃病。Aronson说，更好地了解细菌是如何在粘液中聚集的，可以为对抗感染和日益严重的抗生素耐药性问题的新策略铺平道路。

Igor Aronson说:“我们的发现证明了黏液的稠度如何影响单个细菌的随机运动，并影响它们向大型细菌群的协调、集体运动的转变。”“有研究表明，细菌的集体运动或成群结队增强了细菌菌落抵御抗生素作用的能力。在我们的工作中研究的集体行为的开始与群体直接相关。”

Aronson解释说，粘液是一种众所周知的具有挑战性的物质，因为它既具有液体性质，又具有固体性质。液体通常用粘度来描述，即液体的粘稠度或稀薄度，而固体用弹性来描述，即在破裂前能承受多大的力。粘液是一种粘弹性流体，具有液体和固体两种特性。

为了更好地了解粘液是如何被感染的，研究小组使用显微成像技术观察了合成猪胃粘液和天然牛宫颈粘液中浓缩的枯草芽孢杆菌的集体运动。他们将这些结果与枯草芽孢杆菌在水溶性聚合物聚维酮中从高浓度到低浓度的移动情况进行了比较。研究人员还将他们的实验结果与粘液等粘弹性流体中细菌集体运动的计算模型进行了比较。

研究小组发现，黏液的稠度深刻地影响着细菌的集体行为。结果表明，黏液越厚，细菌越有可能表现出集体运动，形成一个协调的群体。

“我们能够展示粘液中的粘弹性是如何增强细菌组织的，这反过来又导致了引起感染的细菌群的一致移动，我们的研究结果表明，粘液中的弹性和粘度水平是细菌群落如何组织自身的主要驱动因素，这可以为我们如何控制和预防粘液中的细菌入侵提供见解。”

研究小组预计人类粘液也会表现出类似的物理特性，这意味着他们的发现也与人类健康有关。

“细菌集体运动的开始以及它们与黏液的相互作用应该与牛、猪或人的黏液相同，因为这些物质具有相似的机械特性。”“我们的研究结果对人类和动物的健康都有影响。我们正在证明粘液粘弹性可以增强细菌的大规模集体运动，这可能会加快细菌穿透粘液保护屏障并感染内部组织的速度。”