Biomobiliteetti

Biomobiliteetti tarkoittaa biologisten järjestelmien liikettä ja siirtymää sekä molekyylien, solujen että organismeiden tasolla. Se kattaa sekä passiivisen diffuusion että aktiivisen kuljetuksen, jota ohjaavat proteiinit sekä energiaa käyttävät mekanismit. Molekyylitasolla tärkeimpiä prosesseja ovat diffuusio, aktiiviinen kuljetus ja proteiinimotorit kuten kinesiin, dyneiini ja myosiini, jotka siirtävät solussa vesikkeleitä ja muita osia. Rakenteet kuten mikrofilamentit ja mikrotubulukset muodostavat liikkuvuuden raamit. Solujen sisäinen liikkuvuus on keskeistä aineiden jakautumisessa, endosytoosissa ja eksosytoosissa sekä organellien ja proteiinien oikea-aikaisessa paikantumisessa.

Solujen tasolla biomobiliteetti ilmenee muun muassa solujen liikkuvuutena kehityksessä ja immuunipuolustuksessa sekä kudosten muovaantumisessa. Solujen sisäiset kuljetusketjut mahdollistavat signaalien ja aineiden nopean siirron, mikä vaikuttaa solujen toimintaan, erilaistumiseen ja vasteisiin ympäristötekijöihin. Organismitasolla biomobiliteetti kattaa yksilöiden ja populaatioiden liikkeet, joihin vaikuttavat esimerkiksi energian saanti, ympäristön rasitukset ja sosiaaliset vuorovaikutukset. Esimerkkeinä ovat liikkuminen bakteerien flagelloilla, kasvien tai eläinten liikkumiskyvyn biomekaniikka sekä ryhmäliikkeet kuten flocking- tai swarm-behavior.

Merkitys ja sovellukset ovat laajat. Biomobiliteetin ymmärrys on keskeistä lääketieteessä ja bioteknologiassa, esimerkiksi solusignaalien kulkeutumisen, immuunivasteiden ja syövän metastasoinnin tutkimuksessa sekä kohdennetussa lääkekuljetuksessa. Tutkimuksessa käytetään elävän solun kuvantamista, single-molecule trackingia, liikemallinnusta sekä kokeellisia ja matemaattisia malleja, jotka kuvaavat diffusion, aktiivisen kuljetuksen ja hydrodynamiikan yhteisvaikutuksia. Tutkimus on luonteeltaan monitieteellistä, ja se yhdistää biologiaa, fysiikkaa, kemiaa sekä matematiikkaa.