胞外聚合物（EPS）是微生物产生的一类复杂的生物聚合物，包括多糖、蛋白质、胞外DNA和脂质。EPS是生物膜的主要成分，生物膜广泛存在于自然环境和人造系统中，例如土壤、河流沉积物、海洋、饮用水分配系统和污水处理设施等。EPS在微生物生态系统中扮演着关键角色，不仅支持细胞在表面的附着和基质的稳定性，还通过吸附有机物、金属和污染物，增强生物膜与环境的相互作用。
在自然环境中，EPS对于土壤的结构稳定性、持水性以及植物和微生物之间的相互作用至关重要。它有助于水分保持和土壤颗粒的凝聚，从而影响土壤肥力和农业生产力。在技术领域，如污水处理和水处理系统中，EPS能帮助微生物形成生物膜，捕获和分解污染物，但也可能导致生物污损，增加维护成本。在医学中，EPS被发现可以保护病原体，帮助它们躲避宿主免疫系统和抗生素的攻击，成为慢性感染的根源。
主要内容：
EPS的特性和功能：EPS是一种高度水合且动态的基质，具有吸附溶解和颗粒物质的能力，类似于“反应性海绵”。这为生物膜提供了资源捕获的优势，使其在不同环境中更具适应性和生存力。EPS基质还可以通过其物理和化学性质在各种环境中起到调控和保护的作用，例如在土壤中增强稳定性，在河流和海洋中促进颗粒聚集和沉积。
EPS在自然环境中的作用：
土壤：EPS促进土壤颗粒的聚集，提高土壤结构的稳定性和持水能力，调节水分流动和营养获取。这种特性对农业土壤的质量和生产力具有重要影响。
EPS在技术环境中的应用：在污水处理设施中，EPS帮助形成微生物絮体，有助于污染物去除和污泥脱水。然而，EPS的粘性和复杂结构也可能导致膜生物反应器的生物污损，增加系统维护和操作的复杂性。
EPS在医学中的保护作用：EPS在病原体生物膜中起到屏障作用，限制抗体、抗生素和其他免疫因子的渗透，使微生物能够抵御宿主的免疫系统和药物。例如，EPS能限制抗生素渗透，导致慢性细菌感染的形成和持续。
河流和沉积物：EPS通过增强颗粒间的黏附力，提高沉积物的稳定性，抵御侵蚀。
海洋：EPS在海洋中形成聚合体，如海洋雪，帮助碳和其他元素的循环，是海洋生物地球化学循环的重要组成部分。
这项研究全面阐述了EPS在不同生态和技术环境中的多功能性，揭示了其在促进和保护微生物生长、提高生物膜稳定性及其应对外部压力中的关键作用。研究为未来在生态学、环境技术和生物医学领域探索EPS提供了有力的理论支持和研究方向。具体内容请查看原文。
