细菌之间是会进行交流的,它们也有自己的语言。世间万物都是如此,只是人类没有在意罢了。细菌之间的交流有个专有名词——群体感应。群体感应现象在细菌中首先被发现。长期以来,单细胞的细菌被认为是互不相干的个体,它们各自编码自身活动,但近期的研究结果清楚表明,细菌细胞间可通过互相通信联系以协调基因的表达,从而以群体的形式对不断变化的环境条件作出反应。这种细胞与细胞间的通信机制,被称为群体感应。群体感应是细菌利用信号分子根据种群密度大小进行细胞内或胞外信息交流,协调群体行为并根据自身或周围环境感知来调控特定基因表达,如抗生素合成、调控固氮基因、接合转移 Ti 质粒、表达毒性因子、合成胞外多糖、细菌群游和丛集、生物发光 、进入稳定期以及形成生物膜的一种应激机制。信号分子提供一个正确的构型以及与受体结合的能力,以传递细胞信息。例如,特定条件下细胞外信号分子与细胞膜表面受体结合,启动细胞内的信号,完成一系列反应,激活或抑制肌动蛋白结合蛋白活性,最终改变细胞骨架状态。
它依赖于产生、检测和对积累的小分子信号作出快速反应,因而与细菌的细胞密度有关。在低细胞密度时,每个细菌细胞产生低浓度的群体感应信号,这些信号通过扩散或主动运输到达细胞外部环境。当细菌生长至一定的细胞密度时,细胞外部环境累积的群体感应信号达到临界浓度,即与细菌的群体感应信号受体蛋白作有效识别反应,进而同步协调整个细菌群体的基因表达和各种生物活动。
不同的细菌可能产生不同的群体感应信号来进行交流。体感应信号包括酰基高丝氨酸内酯(N-Acyl homoserine lactones, AHLs) 、寡肽(Oligopeptide)类分子 、羟基棕榈酸甲基酯(Palmiticacid methyl ester, PAME) 、呋喃硼酸二酯(Furanosyl borate diester, AI-2) 和扩散性信号分子(Diffusible signal factor, DSF) ,其中大部分涉及细菌毒力的调节。群体感应现象不仅存在于原核王国的单细胞细菌,真核病原真菌也可使用群体感应信号来协调生物功能,比如白色念珠菌(Candida albicans)通过产生法尼醇(Farnesol)来调节酵母状与菌丝体之间的形态转换,从而影响真菌的毒力。
群体感应系统通过调控生物被膜的形成和直接参与药物外排泵的调控,在细菌耐药性机制的形成中发挥了重要作用。细菌耐药性的提高一来加剧了病害防治的难度,二来药物的过量使用引发的副作用也可能会危害人体健康。如果能成功拦截细菌之间的致病信号,就能在不施药的前提下达到阻断沟通、防控病害的效果。近年来群体淬灭病害防治策略的发现,为克服和解决微生物耐药性问题提供了新的可能 。群体淬灭是通过干扰微生物细胞间的 QS 系统,阻止群体感应依赖型基因表达而防御病原菌感染的一种机理
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