definizione

Letteralmente “sensibilità e controllo del livello”: attraverso questo sistema di intercomunicazione basato sul controllo della densità della popolazione batterica le cellule monitorano le condizioni dell’ambiente in cui si trovano e si scambiano informazioni utili per la sopravvivenza; può essere definito come un processo di comunicazione tra cellule batteriche (il termine comunicazione, letteralmente, significa  “mettere in comune”):  la maggior parte delle specie batteriche, quando le condizioni lo permettono, modificano il proprio comportamento planctonico, per fondare vere e proprie comunità microbiche sotto forma di biofilm che permettono di costituire una matrice tridimensionale di zuccheri polimerici, al cui interno vengono creati canali di navigazione per il trasporto di nutrienti e cataboliti, che, modificando l’ecosistema, incrementano la possibilità dei microrganismi di sopravvivere agli stress ambientali ed alle sostanze antibiotiche, in pratica lo sviluppo di condomini microrganismici come strategia di sopravvivenza.

È un processo autoindotto che viene attivato dai microrganismi stessi che, quando rilevano (sensing) una concentrazione limite (quorum) di metaboliti nel proprio ecosistema viciniore, si sottopongono a una serie di cambiamenti fisiologici che consentono la formazione del biofilm extracellulare: il fenomeno si basa sulla regolazione della trascrizione di specifiche molecole segnale in funzione della densità cellulare, al fine di coordinare le proprie azioni ed incrementare le proprie possibilità di sopravvivenza.

Per molto tempo, i batteri sono stati ritenuti essere una forma di vita estremamente semplice, priva di meccanismi di regolazione complessi come quelli osservati nelle controparti eucariotiche, dando per scontato che, essendo forme di vita esclusivamente unicellulari, fossero anche incapaci di comunicare tra loro; in realtà la cooperazione fra le singole unità microbiotiche appartenenti ad una specie o, talvolta, a specie differenti si rivela vincente:  certe azioni hanno senso solo se la popolazione batterica che le compie è consistente, e in caso contrario rappresentano un vero e proprio spreco di energia e risorse senza alcun ritorno vantaggioso.

I microorganismi coinvolti in questo processo, possono iniziare la produzione superficiale di polimeri extracellulari adesivi o di biosurfattante, attivare la sporulazione, promuovere la bioluminescenza e innescare la secrezione di sostanze nutritive, con un significativo incremento della resistenza alle sostanze antibiotiche rispetto agli stessi microrganismi in fase planctonica, in un ambiente allo stato libero.

Il sistema è composto da due elementi: la molecola segnale (autoinduttore) e l’attivatore trascrizionale; la molecola segnale è un induttore che diffonde all’esterno della cellula originaria, e può così entrare nel citoplasma di altre cellule adiacenti e, se la concentrazione della molecola segnale  sufficientemente concentrata all’interno dei singoli microrganismi  legandosi all’attivatore trascrizionale, attiverà o reprimerà una serie di geni, determinando l’attivazione o lo spegnimento di vie metaboliche o processi cellulari specifici.

In pratica un sistema di comunicazione tra microrganismi in grado di rispondere all’aumento della densità di popolazione modificandone l’espressione genica.