미생물 의사소통, 쿼럼, 왕국 간 통신, 신호전달

미생물은 약할 수 있지만 서로 소통할 수 있는 놀라운 능력을 가지고 있습니다. 종종 정족수 보기 또는 화학 신호로 간주되는 이 커뮤니케이션을 통해 미생물 커뮤니티는 생물막 형태, 격렬함, 자원 공유와 유사한 행동을 조정할 수 있습니다. 미생물 커뮤니케이션을 이해하면 미생물 생태계의 복잡성을 드러낼 뿐만 아니라 약물, 축산업, 생명공학 분야의 운영에 대한 인식을 얻을 수 있습니다. 미생물 커뮤니케이션의 메커니즘을 살펴보고, 중요한 예시를 살펴보고, 이 흥미로운 과정이 생존과 지형과의 관계에 어떤 영향을 미치는지 알아보겠습니다.

 

 

1. 박테리아의 언어 쿼럼

정족수 관찰은 특히 박테리아 사이에서 광범위하게 연구되는 미생물 전달 매체입니다. 이 과정은 자가 유도제로 알려진 신호 전달 모션의 생성, 방출 및 발견에 의존합니다. 이러한 모션의 주의가 특정 임계값에 도달하면 박테리아는 포괄적으로 제스처를 변경합니다. 예를 들어, 비브리오 피셰리에서 정족수 관찰은 생물 발광을 조절하여 숙주인 하와이안 밥테일 오징어와 마찬가지로 점도가 높을 때만 박테리아가 빛을 생성할 수 있도록 합니다. 그람 음성 박테리아는 일반적으로 아실-호모세린 락톤(AHL)을 신호 전달 모트로 사용하는 반면, 그람 양성 박테리아는 올리고펩티드를 기반으로 계산합니다. 이러한 신호가 특정 수용체와 상호 작용하면 유전자 발현 변화가 활성화되어 박테리아가 그룹 컨디셔닝을 조정할 수 있습니다. 이 배지는 생물 발광에만 국한되지 않으며 녹농균의 생물막 형태, 황색포도상구균의 산성 인자 산물, 고초균의 포자 형성과 유사한 작용을 제어합니다. 정족수를 보면 박테리아가 어떻게 협력적으로 작용하여 다양한 환경에서 적응력과 경쟁력을 높이는지 알 수 있습니다.

2. 왕국 간 통신 미생물 및 숙주

미생물 커뮤니케이션은 미생물 군집 내의 관계에만 국한되지 않고 숙주까지 확장됩니다. 이러한 왕국 간 신호는 박테리아가 숙주 생리에 영향을 미치고 그 반대의 경우도 마찬가지인 장내 미생물에서 특히 분명합니다. 미생물은 숙주 수용체와 상호 작용하여 취약한 반응, 대사 및 실제로 임신을 조절하는 단쇄 지방산(SCFA), 인돌 유도체 및 지질다당류(LPS)와 유사한 모태를 생성합니다. 예를 들어, 특정 장내 박테리아는 장내 헤지를 강화하고 염증을 조절하는 SCFA인 부티레이트를 생성합니다. 반면에 노르에피네프린과 같은 숙주에서 생성되는 호르몬은 병원성 박테리아의 신호 역할을 하여 대장균과 같은 종에서 악랄한 유전자 발현을 유도할 수 있습니다. 이러한 양방향 커뮤니케이션은 숙주-미생물 관계의 복잡성을 강조하여 미생물 커뮤니케이션이 미생물 생존과 숙주 건강 모두에 미치는 영향을 보여줍니다. 축산업에서 왕국 간 커뮤니케이션은 공장-미생물 연결에 중요한 역할을 합니다. 리조박테리아는 플라보노이드 및 리포키토올리고당과 유사한 신호 전달 모션을 통해 공장 뿌리와 소통하여 뿌리 결절과 영양분 교환을 촉진합니다. 이러한 상거래는 작물 생산성을 향상하고 지속 가능한 농업 관행을 위한 미생물 커뮤니케이션을 이해하는 것의 중요성을 보여줍니다.

 

3. 미생물 군집의 종간 신호 전달

미생물 커뮤니케이션은 종에 걸쳐 자주 발생하여 다양한 미생물 군집이 통합 시스템 역할을 할 수 있도록 합니다. 이러한 종 간 신호 전달은 여러 종이 참석하고 협력하는 다미생물 생물막에서 분명하게 나타납니다. 예를 들어, 치과 신사에서는 스트렙토코커스 뮤탄스 및 푸소박테리움 뉴클레아툼과 같은 종은 작은 신호 전달 모션을 통해 소통하여 생물막의 성숙도와 외부 스트레스에 대한 저항력을 조정합니다. 종 간 커뮤니케이션에 관여하는 신호 전달 모션에는 다채로운 박테리아 종에서 생성되는 보편적인 신호인 자가 유도제-2(AI-2)가 포함됩니다. AI- 2는 서로 다른 박테리아 분류군 간의 관계를 촉진하여 커뮤니티가 환경 변화에 전적으로 적응할 수 있도록 유도합니다. 또한 칸디다 알비칸스와 유사한 일부 곰팡이는 파르네솔과 같은 신호 전달 모션을 사용하여 자신의 성장을 조절하고 생물막의 박테리아와 상호 작용합니다. 종 간 커뮤니케이션은 항상 협력적인 것은 아니며 경쟁을 수반할 수도 있습니다. 특정 박테리아는 항균성 합성물이나 효소를 방출하여 도전자를 억제하는 동시에 자신의 애버터를 움직입니다. 이러한 관계를 이해하면 프로바이오틱스나 인공 생물학적 처리와 마찬가지로 위험한 미생물 군집을 파괴하거나 타액 뼈를 향상하는 전략을 개발할 수 있습니다.

결론

미생물 커뮤니케이션은 미생물 생명체의 기초이며, 이 작은 유기체가 작은 크기에도 불구하고 응집력 있는 커뮤니티 역할을 할 수 있게 해줍니다. 박테리아의 정족수 관찰부터 숙주와의 왕국 간 신호 전달, 다양한 생태계의 종 간 관계에 이르기까지 이러한 메커니즘은 미생물 관계의 정교한 특성을 드러냅니다. 과학자들은 미생물 커뮤니케이션의 비밀을 밝혀냄으로써 이러한 과정을 약물, 축산업, 생명공학 분야의 발명에 활용할 수 있습니다. 미생물 세계는 우리를 교육할 것이 많으며, 미생물의 "언어"는 새로운 가능성을 열어주는 데 매우 중요합니다.