La chemiotassi è il movimento di piccoli organismi e singole cellule in risposta a segnali chimici nell’ambiente circostante. Questo svolge un ruolo in una serie di processi biologici, dalla fecondazione alla lotta contro le infezioni. La ricerca sulla chemiotassi include l’esplorazione di come si muovono i piccoli organismi, quando rispondono ai segnali chimici e cosa può interrompere questi processi. I ricercatori lavorano nei laboratori di microbiologia con accesso alla microscopia ad alta risoluzione e ad altri strumenti per studiare i processi che si verificano a un livello molto minuto.
Nella chemiotassi, le singole cellule, gli organismi unicellulari e i piccoli organismi multicellulari rispondono alle sostanze chimiche avvicinandosi o allontanandosi da esse. Hanno recettori sensibili a particolari sostanze chimiche di interesse o preoccupazione in modo che possano rispondere ad essi, utilizzando una varietà di tecniche di movimento. I chemiotattici sono sostanze chimiche che tendono ad aumentare il desiderio di avvicinarsi a una determinata fonte chimica, mentre i chemiopellenti incoraggiano gli organismi o le cellule a muoversi nella direzione opposta.
La riproduzione sessuale si basa sulla chemiotassi per consentire allo sperma di migrare verso un uovo, seguendo i chemiotattici prodotti dall’uovo in modo che possa completare la fecondazione. Durante lo sviluppo fetale, la chemiotassi svolge anche un ruolo nel movimento delle cellule man mano che l’organismo si sviluppa; le cellule nervose in erba, ad esempio, iniziano a distribuirsi per mappare il sistema nervoso. Errori in questo processo possono provocare difetti alla nascita o aborti spontanei, se il feto in crescita sviluppa anomalie incompatibili con la vita.
Il sistema immunitario utilizza cellule come neutrofili e macrofagi per rilevare organismi infettivi e neutralizzarli, basandosi sulla chemiotassi per annusare le sostanze chimiche prodotte da queste cellule in modo da poterle rintracciare. Al contrario, i microrganismi possono rispondere ai chemorepellenti nelle tossine per evitarli, allontanandosi ulteriormente dalle sostanze chimiche fino a raggiungere una zona sicura. Questi due esempi mostrano come il processo viene utilizzato dalle singole cellule e dagli organismi completi per navigare nel loro ambiente, basandosi su segnali chimici per decidere come, quando e dove muoversi.
I prodotti chimici possono interrompere la chemiotassi confondendo o disorientando le cellule, portandole a commettere errori. Se la motilità cellulare è limitata da fattori ambientali, ciò può anche causare errori in cui gli organismi possono allontanarsi dalle fonti di nutrimento o avvicinarsi alle tossine. Problemi con la migrazione cellulare possono anche svilupparsi in situazioni come lesioni nervose, in cui le nuove cellule in crescita che tentano di sostituire le cellule più vecchie danneggiate possono crescere nella direzione sbagliata a causa di errori di orientamento. I ricercatori hanno interesse a saperne di più su questi processi, in quanto possono essere importanti per il trattamento di lesioni e malattie, nonché per affrontare l’infertilità.