La scienza moderna continua a rivelare l'incredibile complessità delle strutture e degli organismi microscopici. Ad esempio, una singola cellula umana, con solo 10 milionesimi di diametro, contiene numerose strutture interne che interagiscono continuamente tra loro per svolgere i compiti fondamentali della vita. Anche le cellule batteriche semplici includono varie strutture che hanno i loro componenti disposti in modo complesso. Due esempi affascinanti di questa complessità sono le ciglia e le flagelle, che realizzano vari tipi di movimento microscopico.

Cellule in movimento

Cilia e flagelli sono appendici cellulari che sono capaci di specifici tipi di movimento. Il movimento di queste appendici consente alla cellula di spostarsi o compiere compiti specifici. I flagelli sono strutture a coda relativamente lunghe che sono capaci di movimento ondulato o rotatorio. Le ciglia sono numerose proiezioni più brevi situate attorno all'esterno di una cellula. Battendo quasi all'unisono con un movimento simile a una frusta, le ciglia possono spostare le cellule da un posto a un altro o assistere nel trasporto di sostanze esterne.

Le cellule che nuotano

Flagella rientra in due categorie generali : eucariotico e procariotico. Queste categorie si riferiscono al tipo di cella a cui è collegato un flagello. Le cellule eucariotiche si trovano negli animali, nelle piante e nei funghi; le cellule procariotiche, che sono più piccole e più semplici delle cellule eucariotiche, esistono principalmente come batteri unicellulari. Questi due tipi di flagelli condividono lo stesso scopo di base del movimento cellulare, ma i flagelli batterici hanno funzioni aggiuntive legate ai tipi speciali di movimento che possono produrre. I flagelli eucarioti esibiscono un movimento "ondeggiante" o ondulato che serve principalmente a spingere un'intera cellula. Ad esempio, gli organismi eucarioti monocellulari noti come protozoi usano flagelli per nuotare attraverso gli ambienti acquatici alla ricerca di cibo, e le cellule riproduttive negli organismi multicellulari usano flagelli per la locomozione necessaria durante il processo riproduttivo.

Un motore batterico

I flagelli dei batteri, come quelli degli eucarioti unicellulari, consentono alle cellule batteriche di muoversi nella loro ricerca di cibo e di un ambiente favorevole. Tuttavia, i dettagli funzionali dei flagelli batterici differiscono notevolmente da quelli del flagello eucariotico. L'estensione a forma di coda, o filamento, di un flagello batterico è collegata attraverso un segmento uncinato a proteine ​​che generano una coppia. Questo motore microscopico ruota l'intero filamento, che muove il batterio in un modo che è in qualche modo simile a come un'elica muove una barca a motore. Questi flagelli specializzati consentono a un batterio di scegliere tra movimento in avanti e indietro cambiando la direzione di rotazione del flagello; essi consentono anche un movimento comunale coordinato noto come brulicante motilità e un'azione rotatoria alquanto casuale conosciuta come tumbling.

Spolverata cellulare

In confronto al flagello, le ciglia compiono una maggiore varietà di importanti funzioni cellulari. Le ciglia possono muovere un'intera cellula, ma quando i gruppi di ciglia lavorano insieme possono anche compiere un movimento costante di acqua, muco e altre sostanze extra-cellulari. Ad esempio, il tratto respiratorio umano contiene cellule speciali note come cellule epiteliali ciliate. Questi funzionano insieme alle cellule caliciformi per mantenere puliti i polmoni: le cellule caliciformi secernono muco, che raccoglie polvere e altri contaminanti, e le cellule ciliate usano le loro ciglia per spazzare via questa mucosa dai polmoni. L'abbondante flusso di muco che spesso accompagna la malattia infettiva è il tentativo del corpo di rimuovere i microbi patogeni e i loro sottoprodotti tossici. Malattie gravi, tuttavia, possono stimolare un'eccessiva produzione di muco che travolge le cellule ciliate, portando ad un accumulo mucoso problematico negli organi respiratori.