חלק מהחיידקים הם בעלי יכולות תנועה.
הם מבצעים את תזוזתם על ידי אברון הנקרא שוטון, המצוי בקצה התא.
החיידקים הם יצורים מהירים מאוד, ויכולים לנוע בין 20 פעמים אורך גוף לשנייה לבין 500 פעמים.
חיידק אי-קולי למשל, בגודל מיקרון, נע 20 פעמים אורך גוף לשנייה. בחישוב מתמטי יוצא כי הוא נע 20 מיקרומטר בשנייה. לשם ההשוואה, האדם רץ 5 פעמים אורך גוף לשנייה.
תיאודור וילהלם אנגלמןהיה מדען ובוטנאי גרמני, ואחד מראשוני מחקר הפוטוסינתזה.
פוטוסינתזה זהו תהליך בו מים, פחמן דו חמצני וחומרים אורגניים הופכים באמצעות אנגריית אור לסוכרים. כתוצאה מהתהליך נפלט חמצן.
H2O+CO2+NutrientsàCH2O+O2
אנגלמן תהה באיזה חלק של תא הצמח היוקריוטי התהליך מתבצע, והיום ידוע כי התהליך קורה בכלורופלסטים.
על מנת להבין זאת הוא ערך ניסוי ולראות היכן נפלט החמצן.
מהלך הניסוי:
-אנגלמן לקח תא צמח אותו ניתן לראות במיקרוסקופ (אצת ספירובירה). בתא האצה הזו ישנו כלורופלסט המסתלסל סביב התא. אנגלמן ערבב את האצה עם תרבית חיידקים אירוביים, אשר נזקקים לחמצן לצורך נשימתם.
-על מנת למנוע ייצור מחודש של חמצן, אנגלמן שם את בית הגידול הנ"ל בחושך (וכך מנע תהליך פוטוסינתזה). לאחר כמה זמן הוא הדליק מחדש את האור, ובדק לאן החיידקים נמשכו. אנגלמן ראה התקבצות חיידקים באיזור הכלורופלסט, והסיק כי הוא האברון הפולט חמצן.
-שלב מתקדם יותר בניסוי הוא הארה של אזורים מסוימים באצה בכל פעם, ולא את על האצה כמכלול. באמצעות תהליך זה ניתן לראות מתי החיידקים נמשכים לאזור ומתי לא. כך אנגלמן זיהה את הכלורופלסטים המצויים בתא.
-לאחר מכן, שיחק אנגלמן עם צבעי האור (אורך גל הקרינה). הוא העביר את האור דרך מסננת שתפריד בין הצבעים השונים המצויים באור. החיידקים יימשכו לאורכי הגל בהם האור יעיל מבחינת הפוטוסינתזה. אל הצבע הכחול לא נמשכו חיידקים כלל, באיזור הצהוב-כתום היה ריכוז קטן יחסית של חיידקים, והריכוז הגבוהה ביותר היה באורך גל האינפרה-אדום. כנראה שזהו אורך הגל האידיאלי לחיידק הספציפי הנבדק.
המסקנה מכל הניסוי הנ"ל היא כי החיידקים יודעים לנוע לאזור בו הם יוכלו להפיק את מירב האנרגיה ולמצוא את התנאים האידיאלים בשבילהם.
השוטוןהוא אברון התנועה של החיידקים. לא לכל החיידקים יש אותו.
לחיידק יכול להיות שוטון אחד (כמו אצל חיידק הכולרה), או קבוצת שוטונים העובדת יחדיו.
השוטון יוצא מתוך חלק מסוים הנשען על דופן החיידק, המעוגן בתוך הממברנה, ומשמש בתור "המנוע" של התא.
על מנת שהחיידק יחל לנוע, יש צורך ב"דלק" שיפעיל את המנוע. הדלק גורם לכך שחלק מהשוטון ינוע ויסתובב, וחלק ממנו יישאר מקבוע.
המנוע חזק מאוד יחסית, ומשום שהחיידק חי בסביבה מימית הוא גם מתקרר באופן טבעי בתוך סביבה זו.
מהירות הסיבוב של השוטון יכולה להגיע עד כמאה אלף סיבובים בדקה (זוהי התקרה העליונה), ועד אלף סיבובים בשנייה כאשר המנוע מסובב את השוטון שמעליו.
בחיידקים אשר להם רק שוטון אחד, יש למנוע שני מצבים: קדימה ואחורה, ואלה תלויים בסיבוב השוטון עם או כנגד כיוון השעון.
-סיבוב נגד כיוון השעון משמעותו תזוזה קדימה.
-סיבוב עם כיוון השעון משמעותו תזוזה לאחור.
על מנת לזוז בסביבה מימית כאשר גודל החיידק הוא מיקרון זה קשה עד כמעט בלתי אפשרי.
-מספרי רנוקס זהו כלל הטוען כי ככל שעצם גדול יותר, הוא צריך לעצור את עצמו יותר זמן מראש על מנת להגיע למצב של עצירה מוחלטת. זוהי משוואה המסבירה כמה ניתן להמשיך ולנוע לאחר הפסקת התזוזה.
*לאור גודלו של החיידק, התופעה הזו לא חלה עליו. הוא אינו יכול להמשיך לנוע לאחר שמפסיק להפעיל את השוטון שלו. על מנת לזוז המנוע והשוטון צריכים לפעול כל הזמן. משמעות פעולה זו היא צריכת אנרגיה גבוהה מאוד.
איך החיידק יודע לאן לנוע?
ישנם כמה גורמים פיזיקליים אשר גורמים לחיידק להימשך ולהתרכז במקום מסוים, או לחילופין, להתרחק ממקום זה. תהליך זה קרוי כמוטקסיס:
פוטוטקסיס היא משיכה לכיוון האור.
אירוטקסיס היא משיכה לכיוון החמצן.
* כאשר חיידק נמצא בתמיסה הומוגנית, ואינו מקבל מהחיישנים שלו סימנים לגבי מקום אליו רוצים להימשך או להתרחק:
-חיידק עם שוטון אחד ינוע אחורה וקדימה (עם ונגד כיוון השעון בהתאמה).
-חיידק עם מספר שוטונים יכולים לנוע רק קדימה (נגד כיוון השעון), או להיות במצב סטטי. אם קורה מצב בו כלל השוטונים מסתובבים נגד כיוון השעון למעט שוטון "סורר", החיידק יעצור כי יקרה מצב של אי סדר מוחלט.
-קיים מצב של Brownian Movement בחיידקים בעלי מספר שוטונים: מולקולות נעות כל הזמן, חובטות בחלקיקים קיימים ונוצרת החלפת כיוון. כאשר חיידק עוצר ולאחר מכן ממשיך לנוע, אין לו סיבה להמשיך לאותו כיוון. קורה מצב בו החיידק לא מתרחק יותר מדי אלא יישאר באותו מקום.
