人類(lèi)在進(jìn)化過(guò)程中創(chuàng)造了多種語(yǔ)言，人們借助語(yǔ)言進(jìn)行著各種交流，那么微生物也有它們自己的語(yǔ)言嗎？答案是肯定的，它們的語(yǔ)言便是群體感應(yīng)。為了在環(huán)境中生存下來(lái)，微生物王國(guó)的各種微生物間時(shí)時(shí)刻刻都在進(jìn)行著交流，它們或互幫互助、榮辱與共、同生共死，或爾虞我詐、劍拔弩張、你死我活，這像極了我們?nèi)祟?lèi)。
自列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物王國(guó)以來(lái)，人們一直認(rèn)為微生物是以單細(xì)胞個(gè)體而孤獨(dú)地存在于環(huán)境中、與周?chē)耐?lèi)“老死不相往來(lái)”。直到二十世紀(jì)六、七十年代，科學(xué)家們才發(fā)現(xiàn)微生物其實(shí)擁有復(fù)雜而精細(xì)的“語(yǔ)言”供它們與“鄰居”進(jìn)行交流。原來(lái)微生物能夠產(chǎn)生并向環(huán)境中釋放信號(hào)分子，根據(jù)環(huán)境中信號(hào)分子濃度來(lái)監(jiān)測(cè)周?chē)h(huán)境中自身或其它微生物的數(shù)量變化，當(dāng)信號(hào)分子達(dá)到一定的濃度閾值時(shí)，信號(hào)分子被微生物體內(nèi)的相應(yīng)受體識(shí)別，在群體水平啟動(dòng)或抑制特定基因的表達(dá)，使群體內(nèi)所有成員的行為同步化，從而使微生物群體實(shí)現(xiàn)單一微生物個(gè)體無(wú)法完成的生理功能或行為。由于這一過(guò)程發(fā)生在群體水平，且涉及到信號(hào)分子的分泌和識(shí)別，因此科學(xué)家們將其命名為群體感應(yīng)。
群體感應(yīng)這種“語(yǔ)言”交流方式使得微生物群體表現(xiàn)出一定的原始的多細(xì)胞性和社會(huì)性，從而大大增強(qiáng)了微生物在環(huán)境中生存的幾率。以致病微生物在宿主體內(nèi)定植為例，致病微生物總是在當(dāng)其群體足夠大、能夠抵擋住宿主免疫系統(tǒng)的“剿滅”的時(shí)候，啟動(dòng)致病基因表達(dá)、毒素分泌等，從而使宿主表現(xiàn)出感染、中毒等癥狀。如果致病微生物的群體還很小的時(shí)候便表現(xiàn)出“攻擊性”，豈不是“以卵擊石，自取滅亡”？研究發(fā)現(xiàn)，微生物的很多重要的生理功能都是借助群體感應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，如毒素分泌、生物膜形成、生物發(fā)光、感受態(tài)、孢子生成等?？梢?jiàn)，微生物早就明白了“團(tuán)結(jié)就是力量”、“眾人拾柴火焰高”、“人人為我，我為人人”這些道理。當(dāng)然，“物競(jìng)天擇，適者生存”，微生物是在漫長(zhǎng)的自然選擇和自身進(jìn)化中逐漸“明白這些道理”的。
群體感應(yīng)是微生物的“語(yǔ)言”，那么微生物分泌的各種信號(hào)分子便是其語(yǔ)言體系的“語(yǔ)種”。目前，已發(fā)現(xiàn)了微生物王國(guó)的三個(gè)大“語(yǔ)種”，分別是介導(dǎo)革蘭氏陽(yáng)性菌群體感應(yīng)的寡肽、介導(dǎo)革蘭氏陰性菌群體感應(yīng)的?；呓z氨酸內(nèi)酯和能同時(shí)介導(dǎo)革蘭氏陽(yáng)性菌與革蘭氏陰性菌群體感應(yīng)的自誘導(dǎo)物-2。當(dāng)然，也存在一些小“語(yǔ)種”，如γ-丁內(nèi)酯、二酮哌嗪類(lèi)化合物、喹諾酮等。與人類(lèi)一樣，某些微生物也會(huì)多種“語(yǔ)言”，它們?cè)谂c其他種類(lèi)的微生物競(jìng)爭(zhēng)時(shí)便具有優(yōu)勢(shì)，常常能在競(jìng)爭(zhēng)中獲勝。
微生物對(duì)各種信號(hào)分子的識(shí)別便是其“語(yǔ)言體系”的“語(yǔ)法”?！罢Z(yǔ)種”不同，則“語(yǔ)法”也存在差異。?；呓z氨酸內(nèi)酯能自由擴(kuò)散到微生物細(xì)胞內(nèi)，與胞內(nèi)相應(yīng)的受體結(jié)合，從而激活或抑制靶基因的表達(dá)；寡肽和自誘導(dǎo)物-2均不能擴(kuò)散到微生物細(xì)胞內(nèi)，它們需要借助膜結(jié)合的雙組分信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)才能將信號(hào)傳到胞內(nèi)，最終激活或抑制靶基因的表達(dá)。目前的研究表明，受群體感應(yīng)調(diào)控的基因在致病微生物成功在宿主內(nèi)定植、發(fā)動(dòng)“攻擊”的過(guò)程中發(fā)揮了極其重要的作用。
“魔高一尺，道高一丈”，微生物能利用群體感應(yīng)給人類(lèi)健康、動(dòng)物生產(chǎn)造成危害，人類(lèi)則在掌握了微生物的“語(yǔ)言”后，能采用各種手段對(duì)其群體感應(yīng)過(guò)程進(jìn)行干擾，通過(guò)阻斷微生物的交流、使群體中微生物個(gè)體都成為“聾啞”個(gè)體，從而實(shí)現(xiàn)抗微生物病害，做到“以其人之道還治其人之身”。目前常用的干擾手段有以下幾種：一、抑制群體感應(yīng)信號(hào)分子的合成。原則上只要是對(duì)信號(hào)分子合成途徑上任意酶的活性有抑制作用，或?qū)ζ浜铣傻娜我怆A段有阻斷作用即可抑制信號(hào)分子的合成；二、降解已合成的群體感應(yīng)信號(hào)分子。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)?；呓z氨酸內(nèi)酯酶和?；呓z氨酸酰基轉(zhuǎn)移酶能夠降解?；呓z氨酸內(nèi)酯類(lèi)信號(hào)分子；三、抑制群體感應(yīng)信號(hào)分子與相應(yīng)受體結(jié)合。可以合成能與信號(hào)分子受體蛋白競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合，甚至優(yōu)先與信號(hào)分子受體蛋白結(jié)合的信號(hào)分子類(lèi)似物，使信號(hào)分子與相應(yīng)受體蛋白的結(jié)合受阻，從而阻斷病原菌群的交流。
目前，對(duì)微生物群體感應(yīng)的研究主要著眼于致病微生物的致病機(jī)理研究，且在某些微生物的致病機(jī)制研究中已經(jīng)取得了階段性的進(jìn)展。微生物“語(yǔ)言”的多樣性和復(fù)雜性給我們的研究工作帶來(lái)了很多的困難和不便，但當(dāng)我們破解了某種“語(yǔ)言”時(shí)，又會(huì)帶給我們不少樂(lè)趣，更重要的是能給人類(lèi)謀福利。研究微生物的“語(yǔ)言”對(duì)于了解微生物的生命活動(dòng)規(guī)律、了解致病微生物的感染過(guò)程具有重要意義，尤其是對(duì)指導(dǎo)新藥合成、抗微生物病害具有重大現(xiàn)實(shí)意義。目前，QUORUMEX公司（http://quorumex.com/）已經(jīng)在2010年推出了他們的第一種抗微生物群體感應(yīng)的藥物Topic-QX，并將在2012年陸續(xù)推出多種類(lèi)似藥物。
John Donne曾講過(guò)“人是社會(huì)性動(dòng)物, 沒(méi)有人能脫離社會(huì)群體而單獨(dú)存在”。這句話(huà)又何嘗不是對(duì)微生物群體感應(yīng)的最好詮釋?zhuān)靠梢哉f(shuō)，微生物王國(guó)的“語(yǔ)言”——群體感應(yīng) (Quorum sensing)的發(fā)現(xiàn)是近20 年微生物研究領(lǐng)域中最重大的進(jìn)展之一！隨著研究的深入，相信我們一定能從微生物的“語(yǔ)言”中解讀出更多重要信息，給因微生物病害而蒙受巨大痛苦和損失的人們帶來(lái)福音！