Механизмы движения в жидкости

Типы расположения жгутиков: A-Монотрихи; B-Лофотрихи; C-Амфитрихи; D-Перитрихи.

Бактерии способны передвигаться в жидкости, используя много механизмов, таких как жгутики (flagella), изменения поверхностного натяжения, изменения плавучести, полимеризацию актина, который окружает их, и множество еще неизвестных механизмов.

Жгутики: Бактериальные жгутики (flagella) — это другие структуры, чем у эукариотов. В зависимости от места их расположение на клетке, бактерии разделяют на монотрихи (с одним жгутиком на конце), лофотрихи (с пучком жгутиков на конце) и перитрихи (с многими жгутиками по всей поверхности). Много бактерий (например E.coli) имеют два разных режима работы жгутиков: движение вперед и «танец» (tumbling). «Танец» позволяет им внести в свое движение необходимую «случайность».

Полимеризация актина: Несколько видов Listeria и Shigella двигаются внутри клеток-хозяев, узурпируя механизм полимеризации актина, который по обыкновению используется для движения самой эукариотичной клетки или внутриклеточного транспорта, хотя и другим путем. Продвигая полимеризацию актина на одном полюсе своей клетки, они могут формировать своего рода хвост, который толкает их сквозь цитоплазму клетки-хозяина.

Продольные филаменты: Некоторые (спирохеты) имеют «продольные филаменты», то есть жгутики, расположенные между двух мембран, и передвигаются за счет движения всего тела.

Изменение плавучести: Некоторые планктонные бактерии содержат газовые везикулы, немембранные органеллы, которые содержат некоторую часть газа. За счет регулирования их относительного объема водные бактерии могут выполнять вертикальные миграции.

Передвижение на поверхностях

Ворсинки IV типа миксобактерии Myxococcus xanthus

Все механизмы передвижения на поверхностях называются вместе бактериальным скольжением (bacterial gliding). Они включают использование ворсинок и прочие, еще неизвестные механизмы.

Ворсинки: Некоторые бактерии, например Myxococcus, Pseudomonas и Neisseria, двигаются с помощью ворсинок IV типа (type four pili или TFP). При этом методе движения ворсинки протягиваются с одного полюса бактерии, связываются с подкладкой и втягиваются назад, создавая значительную силу в 80 пн (пиконьютонов).

Регуляция движения

Подвижные бактерии могут привлекаться или отпихивать определенными стимулами, такое поведение называется таксисом — например, хемотаксис, фототаксис, механотаксис, магнетотаксис и эластикотаксис. Бактерии одной группы, миксобактерии (Myxobacteria), формируют так называемые плодовые тела, где они превращаются в миксоспоры. Часто бактерии используют так называемое ощущение кворума, то есть меняют свое поведение в зависимости от плотности бактериального населения, замедляя свой рост и иногда увеличивая вероятность горизонтального переноса генов.

Скольжение, скользящее движение — движение отдельных бактериальных клеток или их колоний по твёрдой поверхности вдоль их длинной оси без участия бактериальных жгутиков. Характерно для группы Cytophaga-Flavobacteria-Bactroides (называемых также скользящими бактериями), многих протеобактерий (в том числе миксобактерий) и цианобактерий, зелёных серных и несерных бактерий, а также микоплазм. Движение происходит без использования жгутиков, его механизм пока не до конца изучен. Полагают, что у разных групп бактерий он различен.

Скорость движения Cytophaga-Flavobacteria-Bactroides порядка 2—4 мкм/c. У Mycoplasma mobile она достигает 7 мкм/с, у нитчатых цианобактерий 10 мкм/с. Наименьшая скорость характерна для Mycoplasma gallisepticum — всего 0,1 мкм/сек. Для сравнения: скорость движения бактерий при помощи жгутиков составляет от 20 до 200 мкм/с.