Quorum sensing, mecanism prin care bacteriile reglează expresia genelor în funcție de densitatea populației prin utilizarea unor molecule de semnal. Quorum sensing permite populațiilor de bacterii să comunice și să coordoneze comportamentul de grup și este utilizat în mod obișnuit de către agenții patogeni (organisme care cauzează boli) în procesele de boală și infecție. Activitatea bacteriană care implică quorum sensing a fost observată pentru prima dată la mijlocul anilor 1960 de către microbiologul de origine maghiară Alexander Tomasz, în cadrul studiilor sale privind capacitatea Pneumococcus (cunoscut ulterior sub numele de Streptococcus pneumoniae) de a prelua ADN liber din mediul său.
A.W. Rakosy/Encyclopædia Britannica, Inc.
Căile standard de quorum-sensing constau din populații de bacterii, molecule de semnal și gene comportamentale. Moleculele semnal, cunoscute sub numele de autoinducători, sunt secretate în mediul înconjurător de către bacterii și cresc treptat în concentrație pe măsură ce populația de bacterii crește. După ce ating un anumit prag de concentrație, moleculele devin detectabile pentru populațiile de bacterii, care apoi activează genele de răspuns corespunzătoare care reglează diverse comportamente, cum ar fi virulența, transferul orizontal de gene, formarea biofilmului și competența (capacitatea de a prelua ADN). Deoarece multe dintre aceste procese sunt eficiente doar la anumite dimensiuni ale populației, quorum sensing este un mecanism cheie de coordonare a comportamentului la mulți microbi.
Deși quorum sensing este comun în rândul bacteriilor, sistemul de detecție precis și clasa de compuși quorum-sensing utilizați pot fi diferite. În plus, modul în care diferite tipuri de bacterii aplică quorum sensing variază foarte mult. De exemplu, bacteria Pseudomonas aeruginosa, care poate provoca pneumonie și infecții ale sângelui, utilizează quorum sensing pentru a regla mecanismele bolii. Rămânând relativ inofensivă până când dimensiunea populației este suficientă, bacteria este capabilă să copleșească apărarea gazdei prin activarea genelor care reglează formarea biofilmului și virulența. La alte organisme, quorum sensing este utilizat pentru procesele simbiotice și pentru creșterea celulară; un exemplu este mecanismul de fixare a azotului al bacteriei Rhizobium leguminosarum.
Capacitatea de comunicare oferită de quorum sensing este extrem de utilă pentru bacterii, deoarece permite populațiilor de bacterii să dobândească trăsături întâlnite la plante, animale și alte organisme de nivel superior. Aceste abilități, inclusiv comunicarea în grup și sincronizarea comportamentului, permit populațiilor de bacterii să se dezvolte mai rapid, să aibă acces la mai multe resurse și să își asigure șanse mai mari de supraviețuire. Agenții patogeni cu căi de quorum-sensing pot, de asemenea, infecta mai eficient organismele gazdă, ceea ce duce la boli mai mortale. Ca urmare, pentru a ajuta la uciderea sau prevenirea infecției cu microbi care folosesc strategii de quorum-sensing, trebuie identificate noi modalități de a suplimenta apărarea gazdei.
La scară macroscopică, mecanisme similare cu quorum sensing pot fi observate la organisme precum furnicile și albinele. Strategiile de quorum-sensing pot fi aplicate, de asemenea, în robotică și în tehnologia informatică în senzori, rețele de auto-organizare și roiuri de roboți. Aceste tehnologii pot fi utilizate pentru diverse aplicații, inclusiv pentru coordonarea nanoboților medicali în tratamente și organizarea roboților umanoizi pentru producție și alte procese.