Quorum sensing, mecanismo por el que las bacterias regulan la expresión de los genes en función de la densidad de población mediante el uso de moléculas de señalización. La detección de quórum permite a las poblaciones de bacterias comunicarse y coordinar el comportamiento del grupo y es utilizada habitualmente por los patógenos (organismos causantes de enfermedades) en los procesos de enfermedad e infección. La actividad bacteriana relacionada con la detección de quórum fue observada por primera vez a mediados de la década de 1960 por el microbiólogo de origen húngaro Alexander Tomasz en sus estudios sobre la capacidad del Neumococo (posteriormente conocido como Streptococcus pneumoniae) para captar ADN libre de su entorno.
A.W. Rakosy/Encyclopædia Britannica, Inc.
Las vías estándar de detección de quórum consisten en poblaciones de bacterias, moléculas de señalización y genes de comportamiento. Las moléculas de señalización, conocidas como autoinductores, son secretadas al medio ambiente por las bacterias y aumentan gradualmente su concentración a medida que la población bacteriana crece. Tras alcanzar un determinado umbral de concentración, las moléculas se vuelven detectables para las poblaciones de bacterias, que entonces activan los correspondientes genes de respuesta que regulan diversos comportamientos, como la virulencia, la transferencia horizontal de genes, la formación de biopelículas y la competencia (la capacidad de captar ADN). Dado que muchos de estos procesos sólo son eficaces con determinados tamaños de población, la detección de quórum es un mecanismo clave de coordinación de comportamientos en muchos microbios.
Aunque la detección de quórum es común entre las bacterias, el sistema de detección preciso y la clase de compuestos de detección de quórum utilizados pueden diferir. Además, la forma en que los distintos tipos de bacterias aplican la detección de quórum varía enormemente. Por ejemplo, la bacteria Pseudomonas aeruginosa, que puede causar neumonía e infecciones sanguíneas, utiliza la detección de quórum para regular los mecanismos de la enfermedad. Al permanecer relativamente inofensiva hasta que el tamaño de la población es suficiente, la bacteria es capaz de sobrepasar las defensas del huésped con la activación de genes que regulan la formación de biopelículas y la virulencia. En otros organismos, la detección de quórum se utiliza para los procesos simbióticos y el crecimiento celular; un ejemplo es el mecanismo de fijación de nitrógeno de la bacteria Rhizobium leguminosarum.
Las capacidades de comunicación que ofrece la detección de quórum son muy útiles para las bacterias porque permiten a las poblaciones bacterianas adquirir rasgos que se encuentran en las plantas, los animales y otros organismos de nivel superior. Estas capacidades, que incluyen la comunicación en grupo y la sincronización del comportamiento, permiten que las poblaciones de bacterias se desarrollen más rápidamente, obtengan acceso a más recursos y se aseguren mejores oportunidades de supervivencia. Los patógenos con vías de detección de quórum también pueden infectar a los organismos huéspedes con mayor eficacia, lo que da lugar a enfermedades más mortales. Como resultado, para ayudar a matar o prevenir la infección por microbios que utilizan estrategias de detección de quórum, se deben identificar nuevas formas de complementar las defensas del huésped.
A escala macroscópica, se pueden observar mecanismos similares a la detección de quórum en organismos como las hormigas y las abejas. Las estrategias de detección de quórum también pueden aplicarse a la robótica y a la tecnología informática en sensores, redes autoorganizadas y enjambres de robots. Estas tecnologías pueden utilizarse para diversas aplicaciones, como la coordinación de nanobots médicos en tratamientos y la organización de robots humanoides para la fabricación y otros procesos.