La quimiotaxis (de quimio- + taxis ) es el movimiento de un organismo o entidad en respuesta a un estímulo químico. [1] Las células somáticas , las bacterias y otros organismos unicelulares o multicelulares dirigen sus movimientos de acuerdo con determinadas sustancias químicas de su entorno. Esto es importante para que las bacterias encuentren alimento (p. Ej., Glucosa ) nadando hacia la concentración más alta de moléculas de alimentos o para huir de venenos (p. Ej., Fenol ). En los organismos multicelulares, la quimiotaxis es fundamental para el desarrollo temprano (p. Ej., El movimiento de los espermatozoides hacia el óvulo durantefertilización ) y fases posteriores de desarrollo (p. ej., migración de neuronas o linfocitos ), así como en función y salud normales (p. ej., migración de leucocitos durante una lesión o infección). [2] Además, se ha reconocido que los mecanismos que permiten la quimiotaxis en animales pueden alterarse durante la metástasis del cáncer . [3] La quimiotaxis aberrante de leucocitos y linfocitos también contribuye a enfermedades inflamatorias como la aterosclerosis, el asma y la artritis. [4] [5] [6] [7]Los componentes subcelulares, como el parche de polaridad generado por el apareamiento de la levadura, también pueden mostrar un comportamiento quimiotáctico. [8]
La quimiotaxis positiva ocurre si el movimiento es hacia una concentración más alta de la sustancia química en cuestión; quimiotaxis negativa si el movimiento es en la dirección opuesta. La cinesis inducida químicamente (dirigida al azar o no direccional) se puede llamar quimiocinesis .
Aunque Leeuwenhoek detectó la migración de células desde los primeros días del desarrollo de la microscopía , una conferencia de Caltech sobre la quimiotaxis propone que `` la descripción erudita de la quimiotaxis solo fue realizada por primera vez por TW Engelmann (1881) y WF Pfeffer (1884) en bacterias, y HS Jennings (1906) en ciliados '. [9] El premio Nobel I. Metchnikoff también contribuyó al estudio del campo durante 1882 a 1886, con investigaciones del proceso como paso inicial de la fagocitosis . [10]La importancia de la quimiotaxis en biología y patología clínica fue ampliamente aceptada en la década de 1930, y en esa época se redactaron las definiciones más fundamentales que subyacen al fenómeno. [¿ por quién? ] Los aspectos más importantes en el control de calidad de los ensayos de quimiotaxis fueron descritos por H. Harris en la década de 1950. [11] En las décadas de 1960 y 1970, la revolución de la biología celular y la bioquímica modernas proporcionó una serie de técnicas novedosas que estuvieron disponibles para investigar las células de respuesta migratoria y las fracciones subcelulares responsables de la actividad quimiotáctica. [12]La disponibilidad de esta tecnología llevó al descubrimiento de C5a, un factor quimiotáctico importante involucrado en la inflamación aguda. Los trabajos pioneros de J. Adler modernizaron el ensayo capilar de Pfeffer y representaron un punto de inflexión significativo en la comprensión de todo el proceso de transducción de señales intracelulares de bacterias. [13] [14]
Algunas bacterias , como E. coli , tienen varios flagelos por célula (típicamente 4 a 10). Estos pueden rotar de dos formas:
Las direcciones de rotación se dan para un observador fuera de la celda que mira hacia los flagelos hacia la celda. [dieciséis]
El movimiento general de una bacteria es el resultado de alternar las fases de natación y caída. [17] Como resultado, la trayectoria de una bacteria nadando en un ambiente uniforme formará una caminata aleatoria con nados relativamente rectos interrumpidos por caídas al azar que reorientan la bacteria. [18] Las bacterias como E. coli no pueden elegir la dirección en la que nadan y no pueden nadar en línea recta durante más de unos pocos segundos debido a la difusión rotacional ; en otras palabras, las bacterias "olvidan" la dirección en la que se dirigen. Al evaluar repetidamente su curso y ajustar si se están moviendo en la dirección incorrecta, las bacterias pueden dirigir su movimiento aleatorio hacia lugares favorables.[19]