En la naturaleza, los procariontes se encuentran a menudo en presencia de gradientes de agentes físicos y químicos; y los mecanismos de movilidad en las células han evolucionado para responder a estos gradientes de modo positivo o negativo, dirigiendo el movimiento de la célula hacia la molécula que actúa como señal o en sentido contrario. Estos movimientos dirigidos se denominan taxias.
Quimiotáxis
A diferencia de los organismos superiores, los procariotas son demasiado pequeñas para captar la existencia de un gradiente a lo largo de su cuerpo. En vez de eso, al moverse deben comparar el estado físico o químico de su entorno con el que existía unos segundos antes. Es decir, as bacterias son capaces de responder al gradiente temporal más que al espacial de las moléculas señalizadoras durante su movimiento.
Por ejemplo, la quimiotáxis en una bacteria con flagelación perítrica como Escherichia coli. En ausencia de un atrayente químico, se desplaza al azar mediante carreras y cambia de dirección mediante volteretas. En presencia de una sustancia atrayente, las carreras se favorecen y la célula se mueve en la dirección del gradiente positivo de la sustancia atrayente.
Fototáxis
Muchos organismos fototróficos se mueven hacia la luz, un proceso que se denomina fototáxis. La fototáxis tiene la ventaja de permitir que un microorganismo fototrófico se oriente adecuadamente para poder realizar una fotosíntesis más eficaz. Esto puede verse con facilidad si se hace incidir un espectro de luz a través de una preparación microscópica en un lugar donde existen bacterias fototróficas móviles; las bacterias se acumulan en aquellas longitudes de onda en las que sus pigmentos fotosintéticos son capaces de captar la energía de la luz.
El responsable de la orquestación de la respuesta fototáctica es un fotorreceptor, análogo al quimiorreceptor pero capaz de detectar un gradiente de luz en vez de un gradiente químico.
Otras taxias
- Aerotaxia: Movimiento de acercamiento o alejamiento al oxígeno.
- Osmotáxis: Movimiento de aproximación o de huida de concentraciones ambientales de elevada fuerza iónica.
Todas las taxias tienen en común, el hecho de que las células muestrean periódicamente su microambiente y procesan esta información a través de una vía de transducción de señales que controla la dirección de la rotación del flagelo.
En general, podemos decir que algunas bacterias son móviles por deslizamiento y otras por flagelos. Las bacterias móviles pueden responder a gradientes físicos y químicos del medio ambiente. En los procesos de quimiotáxis y fototáxis, el movimiento aleatorio de una célula procarionte puede dirigirse a favor o en contra de una sustancia o a favor o en contra de la luz, mediante el control de las frecuencias con que ocurren las carreras y las volteretas. El movimiento está controlado por la dirección de rotación del flagelo, que a su vez depende de un conjunto de proteínas sensoras y de su respuesta.