多种微生物群落在多个研究领域中的重新崛起和多学科研究方法的最新进展为人们理解共凝聚在固定群落的建立和行为中的作用提供了更多的兴趣。

　　附着在邻近细胞上，该过程被称为共凝聚。各种水生系统特别是淡水、饮用水、废水和海水中，已有很多关于自聚集和共聚集细菌的研究。且已证明共凝聚在这些水生系统的复杂多物种固定群落包括生物膜的形成发展中具有重要作用。虽然对水生系统中关于

　　。对共凝聚菌群中架桥细菌的鉴定有可能改善废水处理厂的性能，还有助于开发控制不良生物膜的策略。本研究对不同水生系统中细菌共凝聚的发生和作用进行了综合分析。进一步描述了

　　的形式与潮湿表面和界面紧密相连，也被称为生物膜。这些微生物聚集体的细胞嵌入到胞外聚合物（extracellular polymeric substances EPS）的自生基质中，并相互粘附或粘附于表面。在这些良好组织结构的内部微生物免受环境胁迫而得到保护，但不同物种间可能会发生生态相互作用。此外，微生物与无机颗粒之间可以建立物理化学相互作用。事实上，人们已经认识到环境生物膜是无机颗粒的高效结合基质。

　　，且具有降解和转化污染物的能力。生物膜也可以通过去除有机物和参与其他生物降解过程来清洁受污染的水体。另一方面，生物膜可能会产生

　　，主要体现在人造系统中（表1），这些效应包括生物污染、病原体的藏匿和微生物引起的腐蚀，这可能会影响工业用水和饮用水分配系统。在海洋生态系统中，诸如水产养殖网、石油和天然气设施以及船体等人造结构也受到生物膜的影响。

　　，作为一种常见的现象已在各种环境的多个细菌生物膜群落中观察到。由于其识别和粘附不同细菌物种的高度特异性机制，它促进了结构和代谢的相互依赖，从而促进了复杂多物种生物膜群落的发展。研究人员已在口腔生物膜中对共凝聚现象进行了深入彻底的研究。然而，这种现象也被认为与水生微生物有关，不仅是能建立复杂的固定生物群落，而且还能保护它们免受包括消毒等压力条件的影响。已经发表了很多关于水生生物膜细菌共聚集能力的研究报道。然而，与医学领域相比，水生生态系统聚集现象的数据尤其稀缺。事实上，很多综述阐述了了共聚集在口腔细菌中的作用，而只有三篇是关于水生环境中的共聚集现象。本研究对水生生态系统中的共聚集现象的出现和作用进行了综合分析。

　　，其在多物种生物膜的形成过程中起着至关重要的作用。这种高水平的相互作用有利于提供更广泛的栖息地范围、有效的进行共代谢、增加对宿主的抵抗力以及毒力。还有一些好处包括促进化学信号和遗传信息的交换，保护某些种群免受不利环境条件和细胞分化的影响。凝聚细胞之间的紧密接触可以促进信号或线索的交换以调节细胞间的感知和基因调控。因此，共凝聚被认为会引起邻近细胞的表型发生深刻变化，使其在生物膜中增殖。这些变化可能对生物膜的适应和生存至关重要。邻近细胞间共凝聚作用的另一个优点是增加了细胞外电子转移的可能性，被认为是生物修复、微生物燃料电池和微生物光电合成等多种应用的一种有前景的策略。

　　。在口腔菌斑形成细菌中首次发现这种现象。研究者发现血链球菌和内式放线菌能够发生强烈的共凝聚。同时发现口腔内的大量细菌具有共凝聚能力。其中，

　　的这种能力较强，能够与多种细菌发生共凝聚，有利于口腔生物膜的发展，并通过担任架桥细菌的角色，介导病原体融入到生物膜中。这种现象也存在于水生环境的细菌中。这种架桥细菌在多种生物膜的形成过程中起着重要作用。

　　随着研究的不断深入，研究共凝聚现象的技术和系统的灵敏度逐渐提高，这一现象的普遍性在众多领域中都引起专家学者的重视。已有研究证明该现象存在于犬牙菌斑生物膜分离出的细菌、鸡群和泌尿生殖道中。在过去的几十年里，也报道了包括淡水和废水生物膜的水生系统中存在的共凝聚现象。

　　通过存在于大量液体或者故意涂抹在在表面的大分子对粘附的表面进行预处理是多物种生物膜持续生长的第一步，这增加了初始定殖细菌的固定。这种最初的细胞表面相互作用是通过特异性或非特异性相互作用介导的。非特异性相互作用包括细菌细胞膜和材料表面之间的物理化学作用。这是粘附仍然保持可逆状态的第一阶段。特异性相互作用有助于不可逆粘附。细菌与定殖表面的特异性相互作用由凝集素和粘附素介导，它们与宿主细胞和材料上的特定位点相结合。在这个位点上，微生物具有合成多种结构成分（如EPS）的能力，帮助细胞固定在表面材料上。由于次级定殖通过粘附和非特异性凝聚作用而增加，使得生物膜细胞密度和物种复杂性随后增加。

　　，然后粘附在表面（图1）。这种相互作用包括不同细胞同源表面成分对一个细胞表面的分子进行识别。当悬浮细胞或凝聚体与粘附在表面的细胞发生相互作用时，就会发生共粘附。

　　图1 管道表面生物膜形成示意图，强调了共粘附和共凝聚的发生。通过存在于大量液体或故意涂抹在表面的大分子对粘附表面进行预处理：（1）为初级定殖者提供受体（2）浮游单细胞、自聚集体或共聚集体直接粘附在表面或与初级定殖者共同粘附，并在以后的共粘附过程中发挥作用（3）微菌落形成和EPS的排泄开始发生（4）活跃微生物生长和次级定殖物种融入的结果（5）在早期定殖者（紫色、粉红色球和蓝色棒）和晚期定殖者（红色长棒和蓝色曲线棒）之间形成共凝聚/共粘附桥（6）浮游细胞间的共凝聚作用表现为：属间共凝聚（粉红色球和蓝色棒-2）；属内共凝聚（紫色和粉红色球-4）。

　　（图2）。这些聚合物由一个邻近细胞上的粘附素（蛋白质）和另一个邻近细胞上的受体（含糖聚合物）组成，称为单峰共聚集。另外，一个邻近的细胞可以表达粘附素和受体，而另一个邻近细胞表达粘附素和受体的各自同源物，称为双峰共聚集。在淡水细菌中发现共凝聚是由蛋白质-糖介导，偶尔由蛋白质间的相互作用介导。通常通过热和蛋白酶处理以及糖逆转实验来研究参与到共凝聚中与表面相关的分子。共凝聚的抑制或逆转被认为是减少共凝聚分数。热和蛋白酶处理可以证明是否对蛋白（凝集素）敏感以此来介导聚集。另一方面，如果向聚集细菌的悬浮液中添加一种或多种单糖使得共凝聚逆转，则表明细菌受体分子包含碳水化合物部分，且相互作用是由类似粘附素的凝集素介导的。在牙菌斑细菌的细胞表面已发现了集中膜结合的粘附素。迄今为止，从一种非口腔固有的共凝聚生物膜细菌中只鉴定出一种共凝聚粘附素。从同聚集淡水生物膜细菌

　　法包括混合等浓度/体积浮游细菌，然后剧烈摇动混合，以促进细胞之间的接触和对机制的识别，从而形成聚集体。然后通过视觉评估共凝聚能力，从0到4进行评分。然而，由于视觉评分是主观且只是半定量的，因此在评分方面极易出现不一致和偏差，影响不同研究之间的比较。

　　可以用来测定光密度的百分比变化，这是一个定量的评估方法，并大大提高了可靠性和重现性。在该方法中，随着时间的推移对混合浮游细菌的吸光度进行测定。通过吸光度值可以确定指数。该方法不适用于同时筛查大量样品。我们期待能够在单个实验中实现多次重复，因为在共凝聚中可能存在菌株变异，需要多次杂交来确定观察的现象是否常常发生在两个物种之间。细菌共凝聚对多种参数敏感，如细胞生长期、温度、生长培养基和PH，因此，高通量的方法可以说在提高可重复性方面很具有吸引力。为此，研究者开发了一种定量方法，用于高通量筛选细菌物种间的共凝聚。该方法允许

　　，并尽可能的减少主观偏差。该方法包含两种互补的定量技术以筛选共聚集：i)基于微孔板的高通量方法用于分析混合培养物在60分钟后的吸光度；ii)一个Flow Cam TM 装置通过10分钟的流动实验采集图像来确定粒径大小。基于微孔板的测定方法进行高通量筛选以鉴定潜在的聚集菌株，而基于Flow Cam的测定方法验证并量化聚集的程度。高通量筛选方法可以提供有关微生物如何相互作用以及混合培养生物膜形成的详细知识。

　　图3 使用4，6二氨基-2-苯基吲哚（DAPI）对不同相互作用的饮用水细菌显微镜观察是否具有共凝聚。比例尺，× 1320; bar = 5 μm。视觉上的共凝聚与显微镜观察到的更密集团簇有关。显微镜可视化的改变获得美国微生物学会许可。

　　（图3）。共凝聚最简单的显微研究是通过光学显微镜的相衬显微照片来评估凝聚体的大小和形状。不同荧光探针的荧光显微技术也被用于评估细菌之间的共凝聚现象，如使用DNA结合染色剂4，6二氨基-2-苯基吲哚（DAPI），用荧光显微镜确定从饮用水中分离细菌的共凝聚现象。荧光探针也可用于共聚焦激光扫描显微镜以可视化共凝聚体和识别不同空间分布的细菌或微生物种群。研究人员使用多色荧光原位杂交（fluorescence in situ hybridization FISH）方法确定活性污泥中不同细菌种群的空间分布。因为FISH是一种需要固定和杂交的技术，因此将琼脂糖嵌入细胞聚集体中已减弱这两个步骤对凝聚体结构的影响。研究者用3D“膨胀算法”分析了两个不同种群之间的空间排列，该方法量化了一个微生物种群与另一个种群细胞间随着距离增加而变化的密度，以作为对共凝聚的度量。研究人员还在共焦显微镜中用多色FISH方法来评估生物膜内微生物种群的共凝聚。另外，科研人员还开发了一种将FISH与多光谱成像相结合的替代方法(combinatorial labeling and spectral imaging [CLASI]-FISH)来分析共凝聚。CLASI-FISH允许在口腔生物膜中同时分化多达28种细菌。虽然前人已对口腔生物膜中细菌共凝聚和生态演替进行过详细研究，但对联合体中单个细菌细胞的空间组织微米级分辨率的研究仍有限。CLASI-FISH首次实现了口腔生物膜生物地理的可视化，在那里可以观察到特定细菌的具体位置，以及它们倾向于与哪些物种相结合。这将有利于通过组合标记和光谱成像对微生物群落的相互作用和组织进行分析。因此，将其应用于共凝聚研究，有助于进一步了解水生生物膜群落的生理生态。

　　散射光可指示颗粒、细胞或聚集体的大小，而荧光可用于区分不同微生物亚群。在过去几年中，FCM被越来越多的用于研究细菌的自动聚集，这表明FCM也可用于共凝聚的研究。例如，研究者用FCM研究了两种水生细菌菌株与一种原生捕食者的相互作用。

　　SI产生的鞭毛状细丝与嗜热自养甲烷杆菌△H的共凝聚有关。原子力显微镜（Atomic force microscopy AFM）被证明有助于确定凝聚细菌和非凝聚细菌之间的相互作用力。此外，分子和遗传方法也被用于共凝聚现象的研究中。与共凝聚相关基因中有缺陷突变体的分离有助于确定属内和属间聚集所需的功能。这些技术对于确定不同种群间相互作用所需的细菌结构或蛋白至关重要。表2列出了用于研究共凝聚方法的优缺点。

　　数学建模和计算模拟在细菌聚集体的研究中起着重要作用。最近，研究者提出了研究细菌聚集体的动力学理论，提出流变学在聚集体合并中的相关性。流变建模方法对于理解不同环境下聚集的流变行为提供了理论指导。

　　对水生环境凝聚的理解可能有助于解决与微生物有关的问题：低剪切和高剪切环境中病原体在生物膜内的生长和滞留；微生物引起的腐蚀；表面生物污垢；以及细菌对抗菌素的抵抗力增加。另外，将共凝聚作为一种生物技术来提供有针对性的微生物群落，对废水处理和水产养殖具有重要意义。

　　对淡水环境凝聚现象的研究证明了它在多物种生物膜群落发展和维持中的生态作用。在同一物种成员之间（种内共凝聚），已观察到淡水细菌在同一属之间（属内共凝聚）和不同属之间（属间共凝聚）的共凝聚现象。研究人员仅在淡水中描述过种内共凝聚现象，这显然与不断变化的环境条件以及生物膜细菌和其他生态位细菌接触的可能性有关。一般来说，淡水中的共凝聚取决于不同的生物和非生物因素，在生物因素中，发现微生物的生长期、粘附素和受体的表达或EPS的产生都会影响共凝聚。另。