QB期刊封面文章 | 傅雄飞团队系统解析细菌菌落发育：从生理机制到前沿技术与建模框架

本文综述了细菌菌落从单细胞增殖到宏观群体形成过程中的多维特征，强调菌落并非简单的细胞堆积，而是一个具有空间结构、功能分化和复杂群体行为的动态多细胞系统。背景方面，传统观点将细菌视为游离单细胞，但菌落实际上展现出类似多细胞生物的协作与分化特性，营养梯度、代谢互作、基因调控网络和物理力学效应相互耦合驱动其有序演化。研究目的旨在系统梳理菌落发育的生理机制、定量测量技术和数学建模方法，构建从分子细胞水平到群体结构演化的综合研究框架，为精准调控微生物群落、应对医疗健康和工农业生产中的微生物挑战提供参考。结论指出，将菌落视为细胞、环境和调控网络耦合的复杂系统，整合先进实验技术（如par-seqFISH、RAINBOW-Seq、BiofilmQ等）与多尺度理论模型（连续体模型、基于个体模型、元胞自动机等）有望实现群体行为的定量理解与预测。未来需突破二维扩展局限，向三维动态监测迈进，并填补理想实验环境与自然实际环境之间的认知鸿沟。