細菌之間會互相交流嗎?

細菌也會相互聯繫交流嗎?通過化學物質什麼的


碰到了自己的專業問題終於又可以裝個逼了。細菌之間是會進行交流的,它們也有自己的語言。世間萬物都是如此,只是人類沒有在意罷了。細菌之間的交流有個專有名詞——群體感應(quorum sensing,QS)。

群體感應現象在細菌中首先被發現。長期以來,單細胞的細菌被認為是互不相干的個體,它們各自編碼自身活動,但近期的研究結果清楚表明細菌細胞間可通過互相通信聯繫以協調基因的表達,從而以群體的形式對不斷變化的環境條件作出反應。這種細胞與細胞間的通信機制,被稱為群體感應。群體感應是細菌利用信號分子根據種群密度大小進行細胞內或胞外信息交流,協調群體行為並根據自身或周圍環境感知來調控特定基因表達,如抗生素合成、調控固氮基因、接合轉移 Ti 質粒、表達毒性因子、合成胞外多糖、細菌群游和叢集、生物發光 、進入穩定期以及形成生物膜的一種應激機制。信號分子提供一個正確的構型以及與受體結合的能力,以傳遞細胞信息。例如,特定條件下細胞外信號分子與細胞膜表面受體結合,啟動細胞內的信號,完成一系列反應,激活或抑制肌動蛋白結合蛋白活性,最終改變細胞骨架狀態。

它依賴於產生、檢測和對積累的小分子信號作出快速反應,因而與細菌的細胞密度有關。在低細胞密度時,每個細菌細胞產生低濃度的群體感應信號,這些信號通過擴散或主動運輸到達細胞外部環境。當細菌生長至一定的細胞密度時,細胞外部環境累積的群體感應信號達到臨界濃度,即與細菌的群體感應信號受體蛋白作有效識別反應,進而同步協調整個細菌群體的基因表達和各種生物活動。

不同的細菌可能產生不同的群體感應信號。目前已知的群體感應信號包括醯基高絲氨酸內酯(N-Acyl homoserine lactones, AHLs) 、寡肽(Oligopeptide)類分子 、羥基棕櫚酸甲基酯(Palmiticacid methyl ester, PAME) 、呋喃硼酸二酯(Furanosyl borate diester, AI-2) 和擴散性信號分子(Diffusible signal factor, DSF) ,其中大部分涉及細菌毒力的調節。群體感應現象不僅存在於原核王國的單細胞細菌,真核病原真菌也可使用群體感應信號來協調生物功能,比如白色念珠菌(Candida albicans)通過產生法尼醇(Farnesol)來調節酵母狀與菌絲體之間的形態轉換,從而影響真菌的毒力 。

群體感應系統通過調控生物被膜的形成和直接參与藥物外排泵的調控,在細菌耐藥性機制的形成中發揮了重要作用。細菌耐藥性的提高一來加劇了病害防治的難度,二來藥物的過量使用引發的副作用也可能會危害人體健康。如果能成功攔截細菌之間的致病信號,就能在不施藥的前提下達到阻斷溝通、防控病害的效果。近年來群體淬滅病害防治策略的發現,為克服和解決微生物耐藥性問題提供了新的可能 。群體淬滅是通過干擾微生物細胞間的 QS 系統,阻止群體感應依賴型基因表達而防御病原菌感染的一種機理 。與目前常用的抗生素不同,群體淬滅劑通過抑制微生物群體感應來降低微生物的感染,通常不影響微生物的生長。群體淬滅主要有如下 3 種方式:(1)降解或修飾信號分子;干擾信號分子與受體蛋白的識別結合;(3)阻斷群體感應信號的合成通路。

「監聽」細菌間的交流,從而攔截它們之間的信號分子,不斷探索破譯病菌傳播的密碼,築起綠色防控的一道防線。努力做一個「聽風者」

參考文獻:

1.
Fuqua WC,Winans SC,Greenberg EP,et al.
Quorum sensing in bacteria: The LuxR-LuxI family
of cell density-responsive transcriptional regulators.
Journal of Bacteriology,1994,176:
269 -275

2. Zhang
LH,Dong YH. Quorum
sensing and signal interference: Diverse implications.Molecular
Microbiology,2004,53: 1563 -1571

3.Grandclement C, Tannieres M, Morera S, et al. Quorum quenching: role in
nature and applied developments. FEMS MICROBIOLOGY REVIEWS, 2016,40(1):86~116

4.陳昱帆, 劉詩胤, 梁志彬, 等. 群體感應與微生物耐藥性. 遺傳, 2016(10):881~893


當然會啦。

細菌可以通過形成特殊的連接將一些DNA片段進行傳遞。

另外,細菌也可以分泌物質,讓別的細菌感受到


推薦閱讀:

如何評價中國科學家發現1445種RNA病毒?
SK-II剛推出的基於分子生物學的全新R.N.A Power系列是噱頭還是?
碳水化合物是不是最「乾淨」的燃料?
Cell 上發表的「靜脈注射維生素 C 抑制白血病」的研究成果可靠嗎?
在分子生物學實驗室做實驗的女生應該怎樣盡量減少有毒物質對身體的傷害?

TAG:分子生物學 | 細菌 | 細胞生物學 | 植物保護 | 生物 |