自然環境でのクォーラムセンシング：微生物マットからの新しいビュー

多くの実験室ベースの情報は、隣接する細胞間の分子シグナルの交換に依存する細菌細胞間通信の一種であるクォーラムセンシングに関するものです。ただし、これや他の微生物センシングシステムが自然界でどのように機能するかについてはほとんど知られていません。シグナルの地球化学的および生物学的修飾は、おそらく細胞外環境で発生する可能性があり、これらは信号がもはや認識されなくなった場合、意図された通信を混乱させる可能性があります。ただし、ここで説明するように、信号の変更は他の結果につながる可能性があります。修正された信号が異なる受容体と相互作用できる場合、受信細胞によってさらなる環境情報を得ることができます。また、クォーラムセンシングは細胞クラスター内で発生すると仮定します。セルクラスターでは、信号分散が細胞外ポリマーによって大きな影響を受ける可能性があります。これらのポイントを議論するためのモデルシステムとして、微生物マットを使用します。これは、鋭く定義された変動する地球化学勾配の下に住んでいる高度に構造化されたバイオフィルムコミュニティです。

Much laboratory-based information exists on quorum sensing, a type of bacterial cell-to-cell communication that depends upon exchanges of molecular signals between neighboring cells. However, little is known about how this and other microbial sensing systems operate in nature. Geochemical and biological modifications of signals probably occur in extracellular environments, and these could disrupt intended communication if signals are no longer recognized. However, as we discuss here, signal alterations might result in other outcomes: if a modified signal is able to interact with a different receptor then further environmental information can be gained by the receiving cells. We also postulate that quorum sensing occurs within cell clusters, where signal dispersion might be significantly influenced by extracellular polymers. As a model system to discuss these points we use microbial mats - highly-structured biofilm communities living under sharply-defined, fluctuating geochemical gradients.