التواصل البكتري Bacterial Communication

تواصل البكتريا وهو نظام يحفز نتيجة لزيادة كثافة الخلايا في المزروع او البيئة ، تستعمل في العديد من البكتريا لتنظيم التعبير الجيني وفقا لكثافة الخلايا وظاهرة التواصل بين الخلايا المجهرية ومنها البكتريا وتسمى ايضا تحسس الزحام ، فالبكتريا مثلا تستعمل ظاهرة تلامس الخلايا مع بعضها ضمن هذه الظاهرة التي تسمى تحسس الزحام لغرض تنظيم إنتاج الجينات المشاركة في العديد من الفعاليات الحيوية مثل :
- الوميض الحيوي Bioluminescence.
- نقل البلازميدات بالاقتران . 
- إنتاج محددات الضراوة . 
ان تحسس النصاب او الزحام يعتمد على إنتاج واحد او أكثر من جزيئات الإشارة التي تسمى بالحاثات الذاتية Autoinducers او الفرمونات Pheromones التي تساعد الخلايا على تسجيل كثافة الخلايا لتبدأ بحث العديد من الجينات التي لم تكن مستحثة في حالة عدم الزحام .
والمظهر الآخر هو إنتاج السايتوكاينات Cytokines والمعروف ان هذه تعمل في السيطرة على تنشيط وتكاثرالخلايا حقيقية النواة خاصة التابعة للجهاز المناعي . وهي جزيئات بروتينية تعمل في مجال الإشارات الخلوية Cell Signaling وتشمل عددا من عوامل النمو وهي منتشرة في الفقريات واللافقريات . وقد وجدت مثل هذه الجزيئات المنظمة في الأحياء وحيدات الخلايا مثل الهدبيات Ciliata وكذلك في البكتريا . فالخلايا بدائية النواة تتواصل فيما بينها باستعمال مواد ايض صغيرة الحجم او ببتيدات صغيرة الحجم (N – acyl Homoserine Lactones(AHLs . وتساعد هذه السايتوكاينات في إنقاذ العديد من الخلايا ، ففي البيئة لا يمكن لكل الأحياء الموجودة في النموذج النمو أي انها غير قابلة للزرع ولا يعرف هل هي ميتة ام حية ، ام هي في حالة سبات ، وان كانت الأخيرة فيمكن إنقاذها باستعمال عوامل النمو . فمثلا بعض الأنواع البكتيرية مثل Micrococcus luteus وهي بكترية غير مكونة للسبورات تكون خلاياها حية 100 % عند استعمال طريقة العد العيوشي Viable Count مقارنة بالعدد الكلي Total Count وعندما تصل طور الاستقرار تدخل حالة سبات والتي يمكن ان تبقى حية عدة أشهر وتصل أعدادها الى ⁴10 ولا يمكن ان تقاس الا باستعمال Most Probable Numbe ولكن عند إضافة وسط غذائي لمزروع بكتريا نمت الى نهاية الطور أللوغاريتمي النهائي بطريقة المزارع المغلقة بعد تعقيمه بالترشيح فان هذا يؤدي الى إنقاذ البكتريا السابتة وزيادة أعدادها الحية لتقارب الأعداد الكلية . وقد وجد ان البكتريا وأحياء أخرى تنتج مواد فرمونية منقذة (Pheromonal Resuscitation Promoting Factor (Rpf وهو بروتين بوزن جزيئي 12 –  17 كيلو دالتون . وجين البروتين منتشر في البكتريا ذات GC العالية مثلStreptomyces , Mycobacteria , Corynebacteria . فمثلا Rpf من البكتريا M. luteus يمكن ان يحفز نمو العديد من بكتريا Mycobacteria مثل Mb. tuberculosis وRpf يسرع من نمو البكتريا Mb. smegmatis من 6 أيام الى 20 - 24 ساعة .
والمركبات البروتينية او عوامل الإنقاذ تكون حساسة للحرارة والتربسين وتعمل بتراكيز قليلة جدا تصل الى بيكومول (Picomole) . والجين المشفرrpf حجمه بحدود 1.4 كيلو قاعدة وفيه موقع انفلاق بالإنزيم SmaI .

وتوجد هذه العوامل في Mycobacteria مثل M. tuberculosis وM. leprae وتحوي الجينات على تواليات مسئولة عن إفراز البروتين .
وهي مركبات تؤدي الى العديد من المركبات الكيماوية (الفرمونات) يكون تأثيرها في النوع نفسه Autocrine استثارة وتنسيق عمليات التخصص والتمايز في الخلايا بدائية النواة مثلا أثناء عمليات تكوين السبورات والاقتران وكذلك التعبير عن جينات الضراوة . ولجزيئات التواصل بعض الصفات يمكن تلخيصها :
- تنتج من قبل الكائن نفسه التي يتأثر بها . 
- تكون فعالة بتراكيز قليلة جدا . 
- تختلف طبيعتها الكيماوية بشكل كبير باختلاف الأحياء .

ففي البكتريا السالبة لصبغة كرام يكون وزنها الجزيئي قليل جدا وبشكل خاص مشتقات AHL ، والبكتريا الموجبة لصبغة كرام تستعمل بروتينات وببتيدات متعددة . ومن جهة ثانية فان بعض عوامل النمو مثل هورمونات اللبائن يمكن ان تحفز نمو الأحياء وحيدات الخلايا مثل الهدبيات وكذلك تحفز النمو البكتري . وتوجد أنواع منها تؤثر في أنواع بعيدة عنها Paracrine، والمركبات او البروتينات لها صفات السايتوكاين لانه يؤدي الى تحفيز نمو الخلايا الحية ويمكن ان يكون عاملا في السيطرة على نمو وتضاعف الخلايا الطبيعية . ولذلك فالخلايا من البيئة والتي تكون غير قابلة للزرع Unculturable يمكن ان تنمو عند إضافة هذه المواد .
والبكتريا المهمة في هذا المجال Mb. tuberculosis خاصة السلالات الجديدة التي ظهرت وهي مقاومة للعديد من المضادات الحيوية وكذلك Mb. leprae التي تظهر نوعا من السبات داخل الجسم الحي ، يمكن تحفيز نموها بمواد من عائلة Rpf والتي تعمل بشكل Paracrine او Autocrine ، وجزيئات الإشارة هذه يمكن ان تفرز تحت ظروف مختلفة او تفرز لأغراض خاصة وترتبط على سطوح الخلايا وقد تستعمل هذه الجزيئات لإيجاد إستراتيجيات علاجية او تستعمل في تحضير لقاحات لمنع نمو الكائنات داخل الجسم .
لذا فمن الواضح ان البكتريا تتواصل مع بعضها بواسطة إفراز وارتباط بعض الجزيئات لغرض التنسيق والتعبير المظهري على مستوى المجتمعات وهذا النوع من التنظيم يهيئ إمكانية التنافس في البيئة التي تعيش فيها . فالمعروف ان فعاليات الأحياء المجهرية في البيئة ترتبط بشكل أساسي بسطوحها الخارجية وهي الوسيلة التي تواجه بها البيئة المحيطة . لذلك فان قابلية البكتريا لتنظيم فعالياتها بين التراكيب او الأشكال التي تنتظم فيها مثل الأغشية الحيوية او الحصائر وتوزيع الفعاليات الحيوية بين أفراد الجوقة المختلفة تعتمد على بروتين AHL Synthase وهو من عائلة بروتينات Lux I وما ينتجه . فعند التراكيز الواطئة من عدد الخلايا تنتج الخلايا مستوى واطئ وأساسي من الجزيئات وعند زيادة أعداد الخلايا يزداد عدد جزئيات AHLs وعند وصول تراكيزها الى حد حرج تبدأ بالارتباط الى مستلماتها الخاصة على سطوح الخلايا وهذا الارتباط يؤدي الى حث او كبح عدد من الجينات التي تنظم ب AHLs ضمن دائرة تنظيم خاصة .
والدائرة في البكتريا السالبة لصبغة كرام تنظم عدد من الفعاليات مثل الحركة والاقتران بالبلازميدات ونقلها ، والتعبير عن الامراضية والوميض الحيوي (في البكتريا البحرية بشكل خاص) ، كما انها تعمل في الإشارات بين الخلايا التي تسيطر على عدد من الاستجابات الفسلجية وتشارك في إنشاء العلاقات التعايشية مع الأحياء الأخرى مثلRhizobium وهناك علاقات تعتمد على هذه الإشارات مثلا بعض الخلايا حقيقية النواة في البيئة البحرية ، تفرز مواد إشارة تنافس الإشارات البكترية وتشوش عليها عمليات تنظيم النمط المظهري التي تتم بهذه الجزيئات .والحقيقة ان AHLs لا تمثل الآلية الوحيدة التي تستعملها البكتريا وانما هناك دوائر تواصل أخرى ، كما ان الخلايا تستعمل أكثر من طريقة لتنظيم النمط المظهري على مستوى الخلية وعلى مستوى المجموع .