研究人员在一项最新研究中发现，部分细菌能够将用于游动的螺旋状鞭毛缠绕在细胞体周围，并借助鞭毛旋转实现向前推进，从而穿越仅比自身略宽的微观空间。研究团队通过微流控实验、基因操作与数学计算，进一步确认鞭毛结构中被称为“钩子”的柔性关节在这一运动方式中起关键作用，并可能影响细菌对昆虫宿主的感染能力。

该研究由日本电气通信大学中根大辅博士和神哲夫博士、立命馆大学和田浩文博士以及产业技术综合研究所菊池良智博士等人共同领导，相关成果已发表于《自然通讯》。

微流控装置复现昆虫肠道通道

研究显示，一些共生细菌会将旋转鞭毛缠绕在细胞体表，形成类似“螺纹”的构型，使其能够在约1微米宽的狭窄通道中前进。研究人员为观察这一过程，构建了准一维微流控装置，用以复制昆虫肠道中“分选器官”的几何结构。

在显微镜观察下，名为 Caballeronia insecticola 的细菌可通过反复缠绕与解开鞭毛，顺利通过狭窄通道；而相关但无法进行此类缠绕的物种则会在通道中受困，难以继续移动。

模拟与基因实验指向“钩子”柔韧性

研究团队的计算机模拟结果显示，在受限空间内，普通鞭毛旋转主要导致流体搅动；相比之下，缠绕在细胞体表的鞭毛更像旋转的螺旋钻，可在壁面产生更有效的推进力，从而推动细胞前进。

研究还将关键点指向连接鞭毛马达与鞭毛丝的柔性关节“钩子”。团队通过基因替换实验发现，当把“缠绕”物种的钩子基因替换到“非缠绕”物种后，细菌穿越受限空间的能力以及感染昆虫宿主的能力均随之丧失。

研究意义

研究人员表示，这一发现揭示了细菌在复杂环境中生存与迁移的一种物理策略，展示微生物如何利用机械结构适应狭窄空间条件。中根博士在研究中指出，“鞭毛缠绕展示了生命以意想不到的方式解决机械难题”。