人類在進化過程中創(chuàng)造了多種語言，人們借助語言進行著各種交流，那么微生物也有它們自己的語言嗎？答案是肯定的，它們的語言便是群體感應。為了在環(huán)境中生存下來，微生物王國的各種微生物間時時刻刻都在進行著交流，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)祟悺?
自列文虎克發(fā)現(xiàn)微生物王國以來，人們一直認為微生物是以單細胞個體而孤獨地存在于環(huán)境中、與周圍的同類“老死不相往來”。直到二十世紀六、七十年代，科學家們才發(fā)現(xiàn)微生物其實擁有復雜而精細的“語言”供它們與“鄰居”進行交流。原來微生物能夠產(chǎn)生并向環(huán)境中釋放信號分子，根據(jù)環(huán)境中信號分子濃度來監(jiān)測周圍環(huán)境中自身或其它微生物的數(shù)量變化，當信號分子達到一定的濃度閾值時，信號分子被微生物體內(nèi)的相應受體識別，在群體水平啟動或抑制特定基因的表達，使群體內(nèi)所有成員的行為同步化，從而使微生物群體實現(xiàn)單一微生物個體無法完成的生理功能或行為。由于這一過程發(fā)生在群體水平，且涉及到信號分子的分泌和識別，因此科學家們將其命名為群體感應。
群體感應這種“語言”交流方式使得微生物群體表現(xiàn)出一定的原始的多細胞性和社會性，從而大大增強了微生物在環(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其群體足夠大、能夠抵擋住宿主免疫系統(tǒng)的“剿滅”的時候，啟動致病基因表達、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來實現(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。可見，微生物早就明白了“團結(jié)就是力量”、“眾人拾柴火焰高”、“人人為我，我為人人”這些道理。當然，“物競天擇，適者生存”，微生物是在漫長的自然選擇和自身進化中逐漸“明白這些道理”的。
群體感應是微生物的“語言”，那么微生物分泌的各種信號分子便是其語言體系的“語種”。目前，已發(fā)現(xiàn)了微生物王國的三個大“語種”，分別是介導革蘭氏陽性菌群體感應的寡肽、介導革蘭氏陰性菌群體感應的?；呓z氨酸內(nèi)酯和能同時介導革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌群體感應的自誘導物-2。當然，也存在一些小“語種”，如γ-丁內(nèi)酯、二酮哌嗪類化合物、喹諾酮等。與人類一樣，某些微生物也會多種“語言”，它們在與其他種類的微生物競爭時便具有優(yōu)勢，常常能在競爭中獲勝。
微生物對各種信號分子的識別便是其“語言體系”的“語法”?！罢Z種”不同，則“語法”也存在差異。?；呓z氨酸內(nèi)酯能自由擴散到微生物細胞內(nèi)，與胞內(nèi)相應的受體結(jié)合，從而激活或抑制靶基因的表達；寡肽和自誘導物-2均不能擴散到微生物細胞內(nèi)，它們需要借助膜結(jié)合的雙組分信號轉(zhuǎn)導系統(tǒng)才能將信號傳到胞內(nèi)，最終激活或抑制靶基因的表達。目前的研究表明，受群體感應調(diào)控的基因在致病微生物成功在宿主內(nèi)定植、發(fā)動“攻擊”的過程中發(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給人類健康、動物生產(chǎn)造成危害，人類則在掌握了微生物的“語言”后，能采用各種手段對其群體感應過程進行干擾，通過阻斷微生物的交流、使群體中微生物個體都成為“聾啞”個體，從而實現(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、抑制群體感應信號分子的合成。原則上只要是對信號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分子的合成；二、降解已合成的群體感應信號分子。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)酯類信號分子；三、抑制群體感應信號分子與相應受體結(jié)合?？梢院铣赡芘c信號分子受體蛋白競爭性結(jié)合，甚至優(yōu)先與信號分子受體蛋白結(jié)合的信號分子類似物，使信號分子與相應受體蛋白的結(jié)合受阻，從而阻斷病原菌群的交流。
目前，對微生物群體感應的研究主要著眼于致病微生物的致病機理研究，且在某些微生物的致病機制研究中已經(jīng)取得了階段性的進展。微生物“語言”的多樣性和復雜性給我們的研究工作帶來了很多的困難和不便，但當我們破解了某種“語言”時，又會帶給我們不少樂趣，更重要的是能給人類謀福利。研究微生物的“語言”對于了解微生物的生命活動規(guī)律、了解致病微生物的感染過程具有重要意義，尤其是對指導新藥合成、抗微生物病害具有重大現(xiàn)實意義。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的藥物Topic-QX，并將在2012年陸續(xù)推出多種類似藥物。
John Donne曾講過“人是社會性動物, 沒有人能脫離社會群體而單獨存在”。這句話又何嘗不是對微生物群體感應的最好詮釋？可以說，微生物王國的“語言”——群體感應 (Quorum sensing)的發(fā)現(xiàn)是近20 年微生物研究領(lǐng)域中最重大的進展之一！隨著研究的深入，相信我們一定能從微生物的“語言”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福音！