Chemotaxis ist die Bewegung kleiner Organismen und einzelner Zellen als Reaktion auf chemische Signale in der Umgebung. Dies spielt eine Rolle bei einer Reihe von biologischen Prozessen, von der Befruchtung bis zur Bekämpfung von Infektionen. Die Forschung zur Chemotaxis umfasst die Untersuchung, wie sich kleine Organismen bewegen, wann sie auf chemische Signale reagieren und was diese Prozesse unterbrechen kann. Forscher arbeiten in mikrobiologischen Labors mit Zugang zu hochauflösender Mikroskopie und anderen Werkzeugen, um Prozesse zu untersuchen, die auf kleinster Ebene ablaufen.
Bei der Chemotaxis reagieren einzelne Zellen, einzellige Organismen und kleine mehrzellige Organismen auf Chemikalien, indem sie sich näher oder weiter von ihnen entfernen. Sie haben Rezeptoren, die auf bestimmte interessierende oder besorgniserregende Chemikalien empfindlich reagieren, sodass sie mit einer Vielzahl von Bewegungstechniken darauf reagieren können. Chemoattraktoren sind Chemikalien, die dazu neigen, den Wunsch zu steigern, sich einer bestimmten chemischen Quelle zu nähern, während Chemopellentien Organismen oder Zellen dazu anregen, sich in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen.
Die sexuelle Fortpflanzung beruht auf Chemotaxis, damit Spermien in Richtung einer Eizelle wandern können, indem sie den Chemoattraktoren folgen, die von der Eizelle produziert werden, damit sie die Befruchtung abschließen kann. Während der fetalen Entwicklung spielt die Chemotaxis auch eine Rolle bei der Bewegung der Zellen während der Entwicklung des Organismus; knospende Nervenzellen zum Beispiel beginnen sich zu verteilen, um das Nervensystem abzubilden. Fehler in diesem Prozess können zu Geburtsfehlern oder Fehlgeburten führen, wenn der wachsende Fötus mit dem Leben unvereinbare Anomalien entwickelt.
Das Immunsystem verwendet Zellen wie Neutrophile und Makrophagen, um infektiöse Organismen zu erkennen und zu neutralisieren, und verlässt sich auf die Chemotaxis, um von diesen Zellen produzierte Chemikalien aufzuspüren, um sie aufzuspüren. Umgekehrt können Mikroorganismen auf Chemopellantien in Toxinen reagieren, um diese zu vermeiden, und sich weiter von den Chemikalien entfernen, bis sie eine sichere Zone erreichen. Diese beiden Beispiele zeigen, wie der Prozess sowohl von einzelnen Zellen als auch von kompletten Organismen genutzt wird, um ihre Umgebung zu navigieren, wobei sie sich auf chemische Signale verlassen, um zu entscheiden, wie, wann und wohin sie sich bewegen.
Chemikalien können die Chemotaxis unterbrechen, indem sie Zellen verwirren oder desorientieren, was dazu führt, dass sie Fehler machen. Wenn die Zellmotilität durch Umweltfaktoren eingeschränkt ist, kann dies auch zu Fehlern führen, bei denen sich Organismen von Nahrungsquellen oder näher an Toxine bewegen. Probleme mit der Zellmigration können auch in Situationen wie Nervenverletzungen auftreten, in denen die wachsenden neuen Zellen, die versuchen, beschädigte ältere Zellen zu ersetzen, aufgrund von Orientierungsfehlern in die falsche Richtung wachsen können. Forscher sind daran interessiert, mehr über diese Prozesse zu erfahren, da sie für die Behandlung von Verletzungen und Krankheiten sowie für die Bekämpfung von Unfruchtbarkeit wichtig sein können.