結構生物化學/費氏弧菌：讓光明降臨
費氏弧菌，也稱為發光弧菌，是海洋環境中的生物發光蛋白細菌。這些革蘭氏陰性細菌呈桿狀，最常見於與其他海洋動物（例如魷魚和魚類）共生關係。但它們也可能以自由生活的形式存在。自由生活時，由於細菌廣泛分散在水中，可能不會發生生物發光。正如將在下面討論的那樣，細菌的密度是決定是否會發生光的一個關鍵因素。當與其他動物共生時，生物體會發出光。這種光是自然的，涉及能量釋放。但細菌並不總是發光。這取決於其密度，由基因表達調節。這些蛋白細菌在生物發光、群體感應和微生物共生研究中具有重要意義。
當選擇在動物身上定殖時，它會每天都這樣做。這種相互作用不能在遺傳上進行。從科學角度來看，這將被稱為“水平獲得”。動物在白天排出細菌，但它們會在夜間再次聚集並定殖。由於費氏弧菌在海洋環境中大量存在，它們會定殖在生活在那裡的動物身上。其中包括夏威夷短尾魷魚和琵琶魚。
群體感應是生物發光細菌中涉及的化學反應。它是細胞之間的交流，根據細菌種群密度的變化來組織基因表達。換句話說，它可能是細菌透過化學訊號相互“交流”以最終在水中發光的方式。它高度依賴於細胞密度（高細胞密度與低細胞密度），並在特定條件下發光。當密度較低時（例如，在開闊的海洋中），發光基因處於關閉狀態。但如果密度很高（例如，與夏威夷短尾魷魚共生），發光基因就會開啟。群體感應首次在費氏弧菌中觀察到。與夏威夷短尾魷魚共生時的化學反應將得到解釋。
費氏弧菌的細胞是一個 lux 系統，包含各種調節和組織發光的基因。包含的 lux 基因包括 luxG、luxE、luxB、luxA、luxD、luxC、luxI 和 luxR。luxI 基因合成一種名為醯基高絲氨酸內酯 (AHL) 的自誘導劑。這僅在革蘭氏陰性細菌中產生。一旦產生，自誘導劑就會迅速從細胞中擴散出去。這就是細胞密度發揮作用的地方——如果有來自許多其他細胞的許多興奮誘導劑，擁擠的條件將迫使自誘導劑重新進入細胞。如果細胞密度低，自誘導劑不太可能重新進入細胞。一旦重新進入細胞，它就會與 luxR 結合，luxR 是一種調節基因。luxR-自誘導劑複合物啟用其他基因的轉錄，以產生更多 luxI。這將增強更多自誘導劑的產生。自誘導劑從細胞中退出和重新進入的過程得到了極大地放大。最終，正是這個過程負責生物發光。更具體地說，luxA 和 luxB 基因負責產生光，因為它產生一種叫做螢光素酶的分子。螢光素酶分子催化氧化還原反應，最終產生藍綠色光。
群體感應也可能在革蘭氏陽性細菌中發生。但機制稍微複雜一些。革蘭氏陽性細菌產生的不是 AHL 自誘導劑，而是產生修飾的寡肽，並且僅透過專門的轉運蛋白分泌到細胞外。其他區別在於革蘭氏陰性細菌中的 lux 基因位於細胞質中，而革蘭氏陽性細菌中的 lux 基因則與膜結合。
革蘭氏陽性細菌中的群體感應可以組織成兩個系統：感測器激酶和響應調節劑。關於細胞密度，寡肽自誘導劑被釋放到細胞外。感測器激酶嵌入細胞膜中，如果存在足夠的活性（高密度），就會與訊號結合。這會導致磷酸化，進而導致第二個系統的啟用。第二個系統，響應調節劑，對磷酸化做出反應並變得活躍，從而允許基因的 DNA 轉錄。響應調節劑系統對環境非常敏感，可以充當阻遏物或啟用物。
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費氏弧菌和動物（例如夏威夷短尾魷魚）都能夠從共生關係中獲益。細菌有了一個家和充足的食物。這對魷魚（或其他動物）無害。動物的益處是它們可以躲避捕食者。在夜間，月光照射到水中。如果沒有細菌，它會照射到動物身上，這會在水面的底部造成陰影。捕食者就會知道，陰影上方正是獵物。因此，當費氏弧菌嵌入其朋友時，它會發出光，使它偽裝成月光。雙贏局面，所有人都很高興！
- http://www.wwnorton.com/college/biology/microbiology2/animations.aspx
- Trial，Rachelle，UCSD 細菌學 (BIMM 120) 講座：“群體感應”。2012 年 11 月 28 日