我国科大物理系袁军华、张榕京课题组开展流场单分子施力技能，用于准确丈量活细菌鞭毛钩的抗弯刚度，发现细菌鞭毛钩在逆时针和顺时针旋转下的不同曲折刚度，这种不对称性使得多鞭毛细菌的游动具有鲁棒性。该研讨结果于3月30日宣布在《物理谈论快报》上[Phys. Rev. Lett. 130, 138401 (2023)]。

　　细菌的运动关于它们的生计和感染宿主至关重要。细菌鞭毛旋转驱动的游动是细菌最为典型的运动机制。大肠杆菌经过调理其鞭毛马达的转向（顺时针或逆时针）、以替换“直线游动«原地翻滚”的办法进行随机行走来探究环境。鞭毛钩是一段长55纳米、直径15纳米的柔性杆，是将鞭毛马达的旋转传递到鞭毛丝的万向接头，是推进细菌游动的鞭毛的重要组成部分。鞭毛钩的力学性质对鞭毛完成正常功用至关重要。在大肠杆菌等周身多鞭毛细菌中，鞭毛钩有必要满足柔软，这样当鞭毛马达逆时针滚动时，鞭毛钩能够曲折，使得多根鞭毛丝在细菌胞体的一端构成连接旋转的鞭毛束；另一方面，鞭毛钩也有必要满足刚性，这样当马达顺时针滚动时，鞭毛束能够散开，使得细菌原地翻滚以改动游动方向。在本研讨中，课题组开展了流场单分子施力技能（图1），结合弹性杆力学模型，准确丈量了活细菌鞭毛钩在顺时针和逆时针转向下的抗弯刚度，阐明晰鞭毛钩怎么完成这一两层功用：鞭毛钩在顺时针转向下变硬，顺时针转向下曲折刚度是逆时针下的两倍。这使得多鞭毛细菌完成了鲁棒的“直线游动«原地翻滚”运动才能。

　　图1.（a）流场单分子施力示意图。细菌粘在玻璃片上，赤色代表鞭毛钩，黄色代表切短的鞭毛丝，白球代表0.5微米直径的微珠，符号于鞭毛丝以观测鞭毛马达滚动。（b）微珠在三维空间的圆形旋转轨道（紫色）投影到二维观测平面时为椭圆（黄色）。（c-g）经过椭圆的偏心率能够丈量不同流场力下鞭毛钩的曲折角。

　　在自然界中存在品种丰厚的鞭毛细菌，鞭毛钩的力学性质在各种鞭毛细菌的不同运动形式中起着关键作用，比方课题组之前在极性单鞭毛细菌-铜绿假单胞菌中发现的wrap游动新形式[PNAS 119,e2120508119 (2022)]，便是由其鞭毛钩满足柔性的抗弯刚度完成的。课题组开展的准确丈量鞭毛钩力学性质的办法，能够方便地用于其他品种细菌的丈量中。本研讨结果关于了解细菌运动机制和规划新式微纳机器人具有重要意义。

　　课题组研讨生张馨文、副研讨员张驰是本文一起榜首作者。上述研讨得到了国家自然科学基金委及科技部基金的支撑。