对虾养殖中，什么群体感应？解密虾塘细菌感染的秘密！

对虾养殖中，细菌有能力“沟通”并协调行动，在夜间捕杀虾吗？让我们探讨Quorum Senseing（QS，群体感应）机制来了解这一现象。

一、什么是Quorum Sensing（QS，群体感应）？

过去，细菌被认为是活细胞，能够独立运作。然而，现代微生物学研究已确定，它们能够通过群体感测（QS）机制进行群体相互作用。这是一种生物学机制，使细菌能够估算周围环境中同类物的密度。

该过程基于化学浓度原理。每个细菌细胞持续分泌信号分子（自身诱导蛋白）。当细菌密度较低时，信号浓度被稀释，不会造成冲击。然而，随着种群密度增加并达到临界阈值，这些信号分子的浓度将足够高，能够与特定受体结合。这种结合同时激活整个群体的基因表达过程，使细菌的生长状态从正常生长转变为毒性或生物膜形成阶段。

群体感知水产养殖中的群体感应机制。

二、细菌如何在池塘中协调它们的活动

细菌通过称为自身诱导物（AI）的化学信号分子来进行这种对话。这一过程在虾塘中持续进行。第一个是信号阶段，每个细菌细胞持续向环境中释放少量人工智能。特别是，对于像弧菌这样危险的革兰氏阴性菌，它们使用复杂的多通道语言系统。

第一个通道是利用酰基同色素内酯（AHLs）分子在同一物种内部进行交流。第二条通道使用Autoinducer-2（AI-2）分子作为跨物种与其他细菌交流的通用语言。这些信号分子具有环状亲水性化学结构，因此它们很容易穿透细胞膜，在池塘水中传播。随着细菌密度的增加，环境中AI的浓度也相应增加，形成池塘底部的密集信息网络。

三、为什么细菌在密度低时不会引起疾病？

这是自然界的明智生存策略。当新细菌进入虾体内或池塘密度仍然较低时，AI信号分子的浓度尚未达到临界阈值。此时，细菌保持“无毒”状态。它们将所有能量集中在吸收养分和分裂细胞上，以尽快增加细胞数量。

如果细菌在数量还很少的时候就急于分泌毒素，虾的自然免疫系统会很容易识别并立即消灭它们。这机制帮助它们躲避虾白细胞的扫荡，悄无声息地在肝脏、胰腺或肠道中繁殖，直到形势对它们有利。

四、激活群体感应时会发生什么？

当细菌密度激增并达到临界阈值（通常在肝胰组织中超过10⁶ CFU/g）时，AI信号物质的浓度会结合到细菌细胞表面的受体上。这种结合起到主开关的作用，同时激活细胞内一系列目标基因。此时，细菌群体在瞬间从生长状态转变为攻击状态。

它们的第一个行动是形成生物膜。细菌结合在一起，分泌一层黏液包裹菌落。在实际池塘中，这种生物膜最明显地表现为粘稠层，附着在池塘壁、增氧机等设备上。这种膜不仅保护细菌免受环境影响，还能中和抗生素的作用，使其成为坚不可摧的堡垒。

五、群体感应与疾病爆发之间的联系

这一机制解释了为何由副溶血弧菌引起的急性肝胰坏死（AHPND/EMS）常常迅速发作，并导致对虾大规模死亡。当QS机制被激活时，pirA和pirB等毒力基因被释放，细菌产生大量毒素，几乎瞬间破坏虾的肝胰组织结构。

虾类急性肝胰坏死（AHPND/EMS）

更危险的是，QS系统还促进了横向基因交换。抗药基因或毒素基因可以从副溶血弧菌传递给其他物种，如：哈维弧菌（引发发光病）或坎贝氏弧菌。这会产生新的细菌变异株，具有更高的毒力和更强的耐药性，使传统方法的疾病控制无效。

理解细菌“传播”机制迫使虾农彻底改变他们对疾病预防的思维方式。人类不再试图用抗生素杀死细菌，而且抗生素往往因耐药性和生物膜而失败。新策略是Quorum Quenching（群体淬灭）。

群体淬灭的实际应用主要集中在使用含有有益菌株（如：芽孢杆菌属）的益生菌。这些菌株能够分泌特定酶AHL内乳糖酶。该酶作为生物剪刀作用，水解并破坏AHL信号分子的内酯环结构。当信号被摧毁时，弧菌成为“孤立”的信息，无法识别同种的密度以激活毒素基因，尽管它们仍存在于池塘中。

此外，管理清洁环境，定期使用底部虹吸污以减少有机负荷，是将弧菌密度控制在爆发阈值10⁶ CFU/g以下的基本措施。密度控制与信号抑制的结合，是保护对虾免受水中隐形杀手侵害可持续性的关键。