De moderne wetenschap blijft de verbazingwekkende complexiteit van microscopische structuren en organismen onthullen. Bijvoorbeeld, een enkele menselijke cel, slechts 10 miljoenste van een meter in diameter, bevat talrijke interne structuren die continu met elkaar communiceren om de fundamentele taken van het leven uit te voeren. Zelfs eenvoudige bacteriële cellen omvatten verschillende structuren die hun eigen ingewikkeld geordende componenten hebben. Twee fascinerende voorbeelden van deze complexiteit zijn cilia en flagella, die verschillende soorten microscopische beweging bewerkstelligen.

Cellen in beweging

Cilia en flagella zijn cellulaire aanhangsels die in staat zijn tot specifieke soorten beweging. Door de beweging van deze aanhangsels kan de cel bewegen of specifieke taken uitvoeren. Flagella zijn relatief lange staartachtige structuren die zowel golvend als roterend kunnen bewegen. Cilia zijn talrijke kortere projecties die zich aan de buitenzijde van een cel bevinden. Door bijna in harmonie te slaan met een zweepachtige beweging, kunnen trilhaartjes cellen van de ene plaats naar de andere verplaatsen of helpen bij het transporteren van externe substanties.

Cellen die zwemmen

Flagella vallen in twee algemene categorieën : eukaryoot en prokaryoot. Deze categorieën verwijzen naar het type cel waaraan een flagellum is gekoppeld. Eukaryote cellen worden gevonden in dieren, planten en schimmels; prokaryotische cellen, die kleiner en eenvoudiger zijn dan eukaryotische cellen, bestaan ​​voornamelijk als eencellige bacteriën. Deze twee soorten flagella delen hetzelfde basisdoel van cellulaire beweging, maar bacteriële flagellen hebben extra functies die verband houden met de speciale soorten beweging die ze kunnen produceren. Eukaryotische flagella vertonen een "wiggelende" of golvende beweging die primair dient om een ​​hele cel voort te stuwen. Eencellige eukaryotische organismen die bekend staan ​​als protozoa, gebruiken bijvoorbeeld flagella om door aquatische omgevingen te zwemmen op zoek naar voedsel, en reproductieve cellen in meercellige organismen gebruiken flagella voor voortbeweging die nodig is tijdens het reproductieve proces.

Een bacteriemotor

De flagellen van bacteriën, zoals die van eencellige eukaryoten, zorgen ervoor dat bacteriële cellen kunnen bewegen bij het zoeken naar voedsel en een gunstige omgeving. De functionele details van bacteriële flagellen verschillen echter sterk van die van eukaryote flagellen. De staartachtige verlenging, of filament, van een bacteriële flagellum is verbonden via een gehaakt segment met eiwitten die koppel genereren. Deze microscopische motor roteert het hele filament, waardoor de bacterie op een manier wordt verplaatst die enigszins lijkt op hoe een schroef een motorboot beweegt. Deze gespecialiseerde flagellen laten een bacterie toe te kiezen tussen voorwaartse en achterwaartse beweging door de draairichting van het flagellum te veranderen; ze maken ook gecoördineerde beweging mogelijk, bekend als zwermende motiliteit en een enigszins willekeurige rotatieactie die bekend staat als tuimelen.

Cellular Dusting

In vergelijking met flagella bereiken cilia een grotere variëteit aan belangrijke cellulaire functies. Cilia kunnen een hele cel verplaatsen, maar wanneer groepen cilia samenwerken, kunnen ze ook een regelmatige beweging van water, slijm en andere extracellulaire stoffen bewerkstelligen. De menselijke luchtwegen bevatten bijvoorbeeld speciale cellen die bekend staan ​​als ciliated epitheliale cellen. Deze werken samen met slijmbekercellen om de longen schoon te houden: slijmbekercellen scheiden slijm af, dat stof en andere verontreinigingen verzamelt, en de trilharen gebruiken hun cilia om dit slijm uit de longen te vegen. De overvloedige stroom slijm die vaak gepaard gaat met infectieziekten is de poging van het lichaam om pathogene microben en hun toxische bijproducten te verwijderen. Ernstige ziekten kunnen echter een overmatige slijmproductie stimuleren die de trilharencellen overbelast, wat leidt tot problematische ophoping van slijm in de ademhalingsorganen.