聚量效應（Quorum Sensing）是一種與種群密度相關的刺激與回應的系統。聚量效應（QS）使細菌能夠在高的群體密度下約束特定基因的表達，得到最有利的表型。許多種類的細菌根據它們附近的種群密度，利用聚量效應，來協調自身基因的表達。類似地，一些社會性的昆蟲會利用聚量效應來確定築巢的地點。除了在生物系統里的功能以外，聚量效應在計算和機器人學中也得到了數個有效的套用。
只要獨立的成分滿足以下條件，聚量效應就能在任意的分散式系統中做出決策：
（a）有手段能夠確定與它相互作用成分的數目；
（b）一旦檢測到高於某個下線的成分數目，能做出一個標準的回應。
基本介紹
- 外文名：Quorum Sensing
概念,在細菌中表現,動力學,
聚量效應（Quorum Sensing）是一種與種群密度相關的刺激與回應的系統。聚量效應（QS）使細菌能夠在高的群體密度下約束特定基因的表達，以得到最有利的表型。許多種類的細菌根據它們附近的種群密度，利用聚量效應，來協調自身基因的表達。類似地，一些社會性的昆蟲會利用聚量效應來確定築巢的地點。除了在生物系統里的功能以外，聚量效應在計算和機器人學中也得到了數個有效的套用。
只要獨立的成分滿足以下條件，聚量效應就能在任意的分散式系統中做出決策：
（a）有手段能夠確定與它相互作用成分的數目；
（b）一旦檢測到高於某個下線的成分數目，能做出一個標準的回應。
一些最著名的聚量效應例子來自對細菌的研究。細菌利用聚量效應，基於附近的細菌種群密度，來協調一些行為，例如生物膜的形成，毒性，以及對抗生素的抗藥性。聚量效應可以在單一的細菌種類里或在不同的種類間發生。本質上，它們作為一種簡單的檢測種群密度或是細胞當前所處環境的擴散速率的指示器，就能夠調控大量不同的過程。多種不同的分子都可以作為信號。常見的信號分子種類有在革蘭氏陽性菌中的寡肽，革蘭氏陰性菌中的N-醯基高絲氨酸內酯（AHL），以及在革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌中都出現的，包括自誘導素-2（AI-2）在內的自誘導素(AI)家族。
具有聚量效應的細菌結構性地生產並分泌特定的信號分子（被稱為自誘導素或信息素）。這些細菌同時又有能夠識別該信號分子（誘導素）的受體。誘導素與受體結合將激活特定基因的轉錄，包括那些與誘導素合成相關的基因。一個細胞不太可能接收到自己分泌的誘導素。因此，要讓基因轉錄被激活，細胞必須在環境中遇到其他細胞分泌的誘導素。當附近只有一些相同種類的細胞時，擴散使誘導素的濃度降低到幾乎為0，從而這個細胞幾乎不生產誘導素。然而，當種群數量增加，誘導素的濃度將跨過一個門檻，造成更多的誘導素被合成。這建立起了一個正反饋的迴路，受體將被完全激活。受體的激活引起了其他特定基因轉錄水平的上調，使得所有的細胞幾乎同時開始轉錄。細菌細胞這樣的協同行為在很多情況下都很有用。例如，單個費氏弧菌（Vibrio Fischeri) 產生的能生物發光的螢光素酶是不可見的。當群體數量很大時，通過聚量效應來限制螢光素酶的生產，費氏弧菌可以避免因為生產不必要的螢光素酶而浪費能量。
