استشعار النصاب Quorum Sensing

ما هو استشعار النصاب؟

هي ظاهرة بيولوجية موجودة بشكل خاص لدى البكتيريا، تسمح لها باكتشاف كثافة تعداد البكتيريا في حيز معين والاستجابة لهذا العدد عن طريق تنظيم الجينات الخاصة بها لزيادة معدل نمو البكتيريا أو إفراز مواد معينة، ويعتبر بمثابة شبكة سلكية تستخدمها البكتيريا للتواصل مع بعضها.

كيف تم اكتشاف استشعار النصاب لأول مرة؟

اكتشف كل من كينيث نيلسون وتيري بلات وجي وودلاند هاستينغز استشعار النصاب لأول مرة في عام 1970، حيث لاحظوا ما وصفوه بأنه تكييف للوسط الذي قاموا فيه بتنمية البكتيريا البحرية ذات الإضاءة الحيوية أليفيبريو فيشيري (Aliivibrio fischeri)، ودعي بالحث الذاتي، لكن تم تقديم مصطلح "استشعار النصاب" لأول مرة من قبل الدكتور ستيفن وينانز عام 1994، إذ كان يجمع إحدى مقالات المراجعة الأولى حول الحث الذاتي في البكتيريا ولم يعجبه الاسم فاستخدم استشعار النصاب عوضاً عنه.

لماذا تستخدم البكتيريا استشعار النصاب؟

تستخدم البكتيريا استشعار النصاب لتنسيق سلوكيات معينة بالاعتماد على الكثافة المحلية للتعداد البكتيري، ويمكن أن يحدث استشعار النصاب داخل نوع بكتيري واحد وأيضاً بين الأنواع البكتيرية المختلفة، وينظم مجموعة من العمليات المختلفة.

كيف تقوم البكتيريا باستشعار النصاب؟

يمكن تقسيم استشعار النصاب إلى الخطوات التالية:

  1. إنتاج جزيئات إشارة كيميائية حيوية صغيرة داخلياً بواسطة الخلية البكتيرية.
  2. إطلاق جزيئات الإشارة في البيئة المحيطة بالخلية البكتيرية. 
  3. التعرف على جزيئات الإشارة بواسطة مستقبلات محددة موجودة على الخلايا البكتيرية الأخرى بمجرد أن تتجاوز تركيزاً معيناً. 
  4. قيام الخلايا البكتيرية بتغيير التعبير الجيني لزيادة التضاعف أو إفراز المواد تبعاً لتركيز جزيئات الإشارة. 

كيف يؤثر استشعار النصاب البكتيري على البشر؟

توجد البكتيريا في ميكروبيوم الإنسان ومنها البكتيريا المفيدة الموجودة بالأمعاء، ويؤثر استشعار النصاب للبكتيريا البشرية على المجالات التالية:

  • تنظيم التمثيل الغذائي الميكروبي. 
  • تخليق المضادات الحيوية وتقوية جهاز المناعة.
  • تنظيم معدل التحلل البيولوجي للبكتيريا.

هل تستخدم جميع البكتيريا استشعار النصاب؟

نعم، تستخدم كل من البكتيريا سالبة الغرام وإيجابية الغرام استشعار النصاب للتواصل فيما بينها، ولكنها تنتج محرضات استشعار تلقائية مختلفة عن بعضها.

كيف يؤثر استشعار النصاب على الفوعة؟

يُعتقد أن استشعار النصاب يوفر آلية للبكتيريا المسببة للأمراض لتقليل فوعتها الإمراضية مؤقتاً، أي مدى قدرتها على إحداث الضرر، وذلك عن طريق تأخير الاستجابات المناعية للمضيف وعدم إفراز البكتيريا لمركباتها الضارة والمدمرة للأنسجة حتى تتراكم البكتيريا بشكل كافٍ يضمن قدرتها على التغلب على آليات دفاع المضيف ومقاومتها لجهاز المناعة.

هل استشعار النصاب يمثل آلية تغذية راجعة إيجابية أم سلبية؟

تعد التغذية الراجعة لاستشعار النصاب إيجابية، أي عندما تشعر البكتيريا باكتمال نصابها في موقع معين، فإنها تصنع المزيد من البروتينات المشاركة في إنتاج جزيئات المحفز الذاتي الذي يعمل بمثابة محفز لزيادة تضاعف البكتيريا، ما يخلق حلقة تغذية مرتدة إيجابية أي لصالح الزيادة وليس النقصان.

كيف يساعد استشعار النصاب في حل مقاومة المضادات الحيوية؟

يمكن استغلال خاصية استشعار النصاب لحل مشكلة مقاومة البكتيريا للمضادات الحيوية، إذ يمكن للأدوية أن تستهدف آليات استشعار اكتمال النصاب، فلا تقوم البكتيريا بإفراز المواد التي تسبب الضرر للجسم، علماً أن هذه الطريقة لا تؤثر على معدل نمو البكتيريا، بل على مدى إحداثها للضرر.