楊梅泡水幾天成這樣了，白色的是什麼？

撰文 | 蘇澄宇

有網友在網上發帖，自己泡的楊梅，泡了幾天成了這樣：

圖源：就知道喫喫喫/xhs

照片中，一碗紅寶石色的楊梅汁液表面，竟浮着一層白色不明網狀物，如同神經網絡或微縮的城市地圖。

這層白網是一個高效且高度組織的微觀生命系統——生物膜（Biofilm），也常被稱爲菌膜（Pellicle）。

圖源：beerandbrewing

生物膜的“建築師”是環境中無處不在的微生物，主要是好氧的細菌和酵母菌。它們搭乘空氣或附着在楊梅果皮上進入這碗“營養液”中。在富含糖分和氧氣的水面，它們找到了理想的棲息地，開始迅速繁殖。

但真正厲害的點在於其“節點+網狀”的結構。

這種形態不是隨機的，而是微生物在特定環境下通過自組織（Self-organization）形成的。

是不是感覺和第一張圖差不多，除了“泡泡”變大了 丨The Redneck Hippie

自組織是指一個系統在沒有外部指令的情況下，僅通過局部簡單的相互作用，自發形成宏觀有序結構的過程。

而這個過程的驅動力有着基本生存法則：

首先，微生物需要水中的糖分，也需要空氣中的氧氣。因此，液-氣界面是它們的“黃金地段”。

其次，菌落的擴張需要消耗能量。相比像地毯一樣均勻鋪開，沿着特定路徑伸出“觸手”去探索新地盤，是能量效率最高的策略。這與樹根在土壤中尋找水分和養分的模式如出一轍。

起初，少數“先驅”微生物在水面不同位置形成菌落“節點”。隨後，爲了探索更多資源並連接其他菌落，它們會沿着物理化學條件最優的路徑延伸，形成“網狀”結構。

這種分形生長模式在自然界中很常見，例如閃電的路徑、雪花的晶體，它們都是在特定物理法則下形成的能量最優解。

圖源：wikipedia

當然，要形成如此“完美的”結構最重要的還是環境。

這種網狀菌膜是特定微生物在靜止、營養適中且存在清晰氧氣梯度的環境下，通過運動、生產EPS等一系列複雜生命活動，最終呈現出的高度自組織的宏觀形態。

在微生物學家眼中，這種結構遠比一盤均勻生長的菌落或一瓶渾濁的菌液要複雜和高級得多。

問題來了，這些單細胞生物是如何協調行動，構建出如此宏偉的結構的？

它們之間存在一種被稱爲羣體感應（Quorum Sensing）的交流機制。

“Quorum”原指決策所需的法定人數。在微生物世界裏，這意味着當菌落密度達到一個閾值後，它們會通過釋放並感知特定的化學信號分子，來“知曉”同伴的數量。

這就像一個微觀的“人口普查”系統。當信號分子濃度足夠高，就等於向所有成員宣告：“我們隊伍壯大，可以集體行動了！” 這種集體行動包括協同分泌黏性物質來構建生物膜的基質（相當於“建築膠水”），或者共同產生酶來分解食物。

起皺的生物膜丨American Institute of Physics

羣體感應的存在，解釋了生物膜爲何是一個高度協同的“社會”，而非一盤散沙。正是這種原始的“社交網絡”，讓簡單的微生物得以完成複雜的“工程”。

所以，它還能喫嗎？

不能！

參考文獻

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本文經授權轉載自把科學帶回家（ID：steamforkids