โฟโตแท็กซิส เป็นการเคลื่อนที่แบบ แท็กซิ ส ชนิดหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสิ่งมีชีวิต ทั้งตัว เคลื่อนที่เข้าหาหรือออกห่างจากสิ่งเร้าที่เป็นแสง^{[ 2 ]} การเคลื่อนที่ แบบนี้เป็นประโยชน์ต่อ สิ่งมีชีวิต ที่สังเคราะห์แสงได้เนื่องจากพวกมันสามารถปรับทิศทางตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุดเพื่อรับแสงสำหรับการสังเคราะห์แสง โฟโตแท็กซิสเรียกว่าแบบบวกหากการเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่มีความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น และแบบลบหากทิศทางตรงกันข้าม^{[ 3 ]}

การเคลื่อนที่เข้าหาแสง (Phototaxis) พบได้ในจุลินทรีย์และสาหร่าย แมลงและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังอื่นๆ รวมถึงสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยทั่วไปแล้ว แมลงที่หากินในเวลากลางคืนมักแสดงพฤติกรรมการเคลื่อนที่เข้าหาแสงในเชิงบวก ในขณะที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่หากินในเวลากลางคืนมักแสดงพฤติกรรมการเคลื่อนที่เข้าหาแสงในเชิงลบ

โฟโตแท็กซิสสามารถเป็นประโยชน์ต่อแบคทีเรียสังเคราะห์แสงได้ เนื่องจากพวกมันสามารถวางตำแหน่งตัวเองได้อย่างมีประสิทธิภาพที่สุดเพื่อรับแสงสำหรับการสังเคราะห์แสง โฟโตแท็กซิสเรียกว่าแบบบวกหากการเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่มีความเข้มของแสงเพิ่มขึ้น และแบบลบหากทิศทางตรงกันข้าม^{[ 3 ]}

ใน โปรคาริโอต (แบคทีเรียและอาร์เคีย ) พบการเคลื่อนที่เข้าหาแสงในเชิงบวกสองประเภท ประเภทแรกเรียกว่า "สโคโตโฟโบแท็กซิส" (มาจากคำว่า " สโคโตโฟเบีย ") ซึ่งสังเกตได้เฉพาะภายใต้กล้องจุลทรรศน์เท่านั้น ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นเมื่อแบคทีเรียว่ายน้ำออกจากบริเวณที่กล้องจุลทรรศน์ส่องสว่างโดยบังเอิญ การเข้าสู่ความมืดจะส่งสัญญาณให้เซลล์เปลี่ยน ทิศทางการหมุน ของแฟลเจลลาและกลับเข้าสู่แสงอีกครั้ง ประเภทที่สองของการเคลื่อนที่เข้าหาแสงคือ โฟโตแท็กซิสที่แท้จริง ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่อย่างมีทิศทางขึ้นไปตามความเข้มข้นของแสงที่เพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้คล้ายคลึงกับเคโมแท็กซิส ในเชิง บวก ยกเว้นว่าตัวดึงดูดคือแสงแทนที่จะเป็นสารเคมี

การตอบสนองต่อแสงพบได้ในแบคทีเรียและอาร์เคียหลายชนิด เช่นSerratia marcescensโปรตีนรับแสงเป็นโปรตีนที่ไวต่อแสงซึ่งเกี่ยวข้องกับการรับรู้และการตอบสนองต่อแสงในสิ่งมีชีวิตหลากหลายชนิด ตัวอย่างเช่นแบคทีริโอโรดอปซินและแบคทีริโอไฟโตโครมในแบคทีเรียบางชนิด ดูเพิ่มเติมที่: ไฟโตโครมและโฟโตโทรปิซึม

โปรคาริโอตส่วนใหญ่ (แบคทีเรียและอาร์เคีย) ไม่สามารถรับรู้ทิศทางของแสงได้ เนื่องจากในระดับที่เล็กมากนั้น การสร้างตัวตรวจจับที่สามารถแยกแยะทิศทางของแสงเพียงทิศทางเดียวเป็นเรื่องยากมาก อย่างไรก็ตาม โปรคาริโอตสามารถวัดความเข้มของแสงและเคลื่อนที่ตามความเข้มของแสงได้ โปรคาริโอตแบบเส้นใยที่เคลื่อนที่แบบเลื่อนได้บางชนิดยังสามารถรับรู้ทิศทางของแสงและเลี้ยวตามทิศทางที่กำหนดได้ แต่การเคลื่อนที่ตามแสงของพวกมันนั้นช้ามาก แบคทีเรียและอาร์เคียบางชนิดมีการเคลื่อนที่ตามแสง^{[ 4 ] [ 5 ] [ 1 ]}

ในกรณีส่วนใหญ่ กลไกของโฟโตแท็กซิสคือการเดินแบบสุ่มที่มีอคติ คล้ายกับเคโมแท็กซิสของแบคทีเรีย อาร์เคีย ที่ชอบเกลือเช่นHalobacterium salinarumใช้โรดอปซิน รับรู้ (SRs) สำหรับโฟโตแท็กซิส^{[ 6 ] [ 7 ]}โรดอปซินเป็น โปรตีน ทรานส์เมมเบรน 7 ตัวที่จับกับเรตินัลเป็นโครโมฟอ ร์ แสงกระตุ้น การไอโซเม อไรเซชันของเรตินัล^{[ 8 ]}ซึ่งนำไปสู่การส่งสัญญาณโฟโตทรานสดักทีฟผ่านระบบรีเลย์การถ่ายโอนฟอสเฟตแบบสององค์ประกอบHalobacterium salinarumมี SR สองตัว คือSRIและ SRII ซึ่งส่งสัญญาณผ่านโปรตีนทรานสดิวเซอร์ Htr1 และ Htr2 (ทรานสดิวเซอร์ของแบคทีเรียที่ชอบเกลือสำหรับ SRs I และ II) ตามลำดับ^{[ 9 ] [ 10 ]}การส่งสัญญาณปลายทางในอาร์เคียแบคทีเรียที่โฟโตแท็กซิสเกี่ยวข้องกับ CheA ซึ่งเป็นฮิสติดีนไคเนสซึ่งฟอสโฟรีเลตตัวควบคุมการตอบสนอง CheY ^{[ 11 ]} CheY ที่ถูกฟอสโฟรีเลตจะกระตุ้นการว่ายน้ำแบบย้อนกลับ SR สองตัวใน Halobacterium มีหน้าที่ต่างกัน SRI ทำหน้าที่เป็นตัวรับแสงดึงดูดสำหรับแสงสีส้ม และผ่านปฏิกิริยาสองโฟตอน ทำหน้าที่เป็นตัวรับแสงขับไล่สำหรับแสง UV ใกล้ ในขณะที่ SRII เป็นตัวรับแสงขับไล่สำหรับแสงสีฟ้า ขึ้นอยู่กับว่าตัวรับใดถูกแสดงออก หากเซลล์ว่ายน้ำขึ้นหรือลงตามความชันของแสงที่สูงชัน ความน่าจะเป็นของการเปลี่ยนทิศทางการหมุนของแฟลเจลลาจะต่ำ หากความเข้มของแสงคงที่หรือเปลี่ยนแปลงไปในทิศทางที่ผิด การเปลี่ยนทิศทางการหมุนของแฟลเจลลาจะทำให้เซลล์เปลี่ยนทิศทางไปในทิศทางใหม่แบบสุ่ม^{[ 12 ]}เนื่องจากความยาวของเส้นทางจะยาวขึ้นเมื่อเซลล์ตามความชันของแสง เซลล์จะเข้าใกล้หรือห่างจากแหล่งกำเนิดแสงมากขึ้นในที่สุด กลยุทธ์นี้ไม่อนุญาตให้วางแนวตามเวกเตอร์แสงและใช้งานได้เฉพาะเมื่อมีความชันของแสงที่สูงชันเท่านั้น (เช่น ไม่ใช่ในน้ำเปิด) ^{[ 1 ]}

ไซยาโนแบคทีเรียบางชนิด (เช่นAnabaena , Synechocystis ) สามารถวางตัวตามทิศทางของแสงได้อย่างช้าๆ การวางตัวนี้เกิดขึ้นในเส้นใยหรือโคโลนี แต่เกิดขึ้นเฉพาะบนพื้นผิวเท่านั้น ไม่ใช่ในสารละลาย^{[ 13 ] [ 14 ]}ไซยาโนแบคทีเรียแบบเส้นใยSynechocystisสามารถวางตัวตามทิศทางของแสงแบบสองมิติได้ทั้งในเชิงบวกและเชิงลบ การตอบสนองในเชิงบวกน่าจะเกิดจากการทำงานของตัวรับแสงแบคทีริโอไฟโตโครม TaxD1 โปรตีนนี้มีโดเมน GAF ที่จับกับโครโมฟอร์สองโดเมน ซึ่งจับกับโครโมฟอร์บิลิเวอร์ดิน^{[ 15 ]}และโดเมนปลาย Cที่เป็นลักษณะเฉพาะของตัวรับแท็กซิสของแบคทีเรีย ( โดเมนสัญญาณ MCP ) TaxD1 ยังมี ส่วนทรานส์เมมเบรน ปลาย N สอง ส่วนที่ยึดโปรตีนไว้กับเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}โดเมนรับแสงและส่งสัญญาณอยู่ในไซโตพลาสซึมและส่งสัญญาณผ่านระบบการส่งสัญญาณแบบ CheA/CheY เพื่อควบคุมการเคลื่อนที่โดยใช้ไพไลชนิด IV ^{[ 19 ]} TaxD1 อยู่ที่ขั้วของเซลล์รูปแท่งของSynechococcus elongatusคล้ายกับตัวรับเคมีที่มี MCP ในแบคทีเรียและอาร์เคีย^{[ 20 ]}ไม่ทราบแน่ชัดว่าการควบคุมทิศทางของเส้นใยเกิดขึ้นได้อย่างไร การควบคุมทิศทางอย่างช้าๆ ของเส้นใยไซยาโนแบคทีเรียเหล่านี้เป็นพฤติกรรมการรับรู้ทิศทางแสงเพียงอย่างเดียวที่โปรคาริโอตสามารถพัฒนาได้เนื่องจากความยากลำบากในการตรวจจับทิศทางแสงในระดับเล็กเช่นนี้^{[ 1 ]}

ความสามารถในการเชื่อมโยงการรับรู้แสงกับการควบคุมการเคลื่อนที่พบได้ในโปรคาริโอตหลากหลายชนิดมาก ซึ่งบ่งชี้ว่าความสามารถนี้ต้องให้ประโยชน์ทางสรีรวิทยาหลายประการ^{[ 22 ] [ 23 ]}โดยตรงที่สุด สภาพแวดล้อมของแสงมีความสำคัญต่อโฟโตโทรฟในฐานะแหล่งพลังงาน โฟโตโทรฟโปรคาริโอตมีความหลากหลายอย่างมาก โดยมีแนวโน้มว่าการถ่ายทอดยีนในแนวนอน จะมีบทบาท ในการแพร่กระจายโฟโตโทรฟไปทั่วหลายไฟลัม^{[ 24 ]}ดังนั้น กลุ่มต่างๆ ของโฟโตโทรฟโปรคาริโอตอาจมีสิ่งที่เหมือนกันน้อยมาก นอกจากการใช้แสงเป็นแหล่งพลังงาน แต่จะเป็นประโยชน์สำหรับโฟโตโทรฟทุกชนิดที่จะสามารถเคลื่อนย้ายเพื่อค้นหาสภาพแวดล้อมของแสงที่ดีกว่าสำหรับการสังเคราะห์แสง การทำเช่นนี้อย่างมีประสิทธิภาพต้องอาศัยความสามารถในการควบคุมการเคลื่อนที่เพื่อตอบสนองต่อข้อมูลแบบบูรณาการเกี่ยวกับความเข้มของแสง คุณภาพสเปกตรัมของแสง และสถานะทางสรีรวิทยาของเซลล์ เหตุผลสำคัญประการที่สองสำหรับการเคลื่อนที่ที่ควบคุมด้วยแสงคือการหลีกเลี่ยงแสงที่มีความเข้มหรือความยาวคลื่นที่เป็นอันตราย ปัจจัยนี้ไม่ได้จำกัดเฉพาะแบคทีเรียสังเคราะห์แสงเท่านั้น เนื่องจากแสง (โดยเฉพาะในย่าน UV) อาจเป็นอันตรายต่อโปรคาริโอตทั้งหมด โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากความเสียหายต่อ DNA และโปรตีน^{[ 25 ]}และการยับยั้งกลไกการแปลโดยอนุมูลออกซิเจนที่เกิดจากแสง^{[ 26 ] [ 21 ]}

สุดท้ายนี้ สัญญาณแสงอาจมีข้อมูลที่หลากหลายและซับซ้อนเกี่ยวกับสภาพแวดล้อม และไม่ควรตัดความเป็นไปได้ที่แบคทีเรียจะใช้ข้อมูลนี้อย่างซับซ้อนเพื่อปรับตำแหน่งและพฤติกรรมของพวกมันให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เชื้อโรคพืชหรือสัตว์อาจใช้ข้อมูลแสงเพื่อควบคุมตำแหน่งและการมีปฏิสัมพันธ์กับโฮสต์ของพวกมัน และในความเป็นจริง สัญญาณแสงเป็นที่ทราบกันดีว่าควบคุมการพัฒนาและความรุนแรงในโปรคาริโอตที่ไม่สังเคราะห์แสงหลายชนิด^{[ 27 ] [ 28 ]}สิ่งมีชีวิตที่สังเคราะห์ แสง ได้ก็อาจได้รับประโยชน์จากการประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนเช่นกัน เนื่องจากสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมที่สุดของพวกมันถูกกำหนดโดยปัจจัยที่ซับซ้อนหลายประการ ได้แก่ ความเข้มของแสง คุณภาพของแสง วงจรกลางวันและกลางคืน ความพร้อมของวัตถุดิบและแหล่งพลังงานทางเลือก ปัจจัยทางกายภาพและเคมีที่เป็นประโยชน์หรือเป็นอันตรายอื่นๆ และบางครั้งก็รวมถึงการมีอยู่ของพันธมิตรทางชีวภาพ คุณภาพของแสงมีอิทธิพลอย่างมากต่อเส้นทางการพัฒนาเฉพาะในไซยาโนแบคทีเรียแบบเส้นใย บางชนิด รวมถึงการพัฒนาของฮอร์โมโกเนีย ที่เคลื่อนที่ได้ และเฮเทอโรซิสต์ ที่ตรึง ไนโตรเจน^{[ 29 ]}เนื่องจากฮอร์โมโกเนียมีความสำคัญต่อการสร้างความสัมพันธ์แบบพึ่งพาอาศัยกันระหว่างไซยาโนแบคทีเรียและพืช และเฮเทอโรซิสต์มีความสำคัญต่อการตรึงไนโตรเจนในความสัมพันธ์เหล่านั้น จึงเป็นเรื่องน่าสนใจที่จะคาดเดาว่าไซยาโนแบคทีเรียอาจใช้สัญญาณแสงเป็นวิธีหนึ่งในการตรวจจับความใกล้ชิดของพืชที่เป็นพันธมิตรแบบพึ่งพาอาศัยกัน ในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและไม่เป็นเนื้อเดียวกัน เช่น ไบโอฟิล์มที่สังเคราะห์แสงได้ ปัจจัยสำคัญหลายอย่างสำหรับการเจริญเติบโตอาจเปลี่ยนแปลงอย่างมากแม้ในบริเวณที่จำกัดซึ่งเซลล์ที่เคลื่อนที่ได้เพียงเซลล์เดียวสามารถสำรวจได้^{[ 30 ] [ 31 ]}ดังนั้นเราจึงควรคาดหวังว่าโปรคาริโอตที่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมดังกล่าวอาจควบคุมการเคลื่อนที่ของพวกมันเพื่อตอบสนองต่อเครือข่ายการส่งสัญญาณที่ซับซ้อนซึ่งเชื่อมโยงสัญญาณสิ่งแวดล้อมต่างๆ^{[ 21 ]}

การตอบสนองแบบโฟโตโฟบิกคือการเปลี่ยนแปลงทิศทางการเคลื่อนที่เพื่อตอบสนองต่อการเพิ่มขึ้นของแสงสว่างอย่างกะทันหัน: โดยทั่วไป การตอบสนองจะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงชั่วคราวของความเข้มแสง ซึ่งแบคทีเรียอาจประสบเมื่อเคลื่อนที่เข้าไปในบริเวณที่มีแสงสว่างจ้า การเปลี่ยนทิศทางอาจประกอบด้วยการเลือกทิศทางใหม่แบบสุ่ม ('การหมุนตัว') หรืออาจเป็นการกลับทิศทางการเคลื่อนที่อย่างง่ายๆ ทั้งสองแบบมีผลในการขับไล่เซลล์ออกจากบริเวณที่มีแสงไม่เหมาะสม การตอบสนองแบบโฟโตโฟบิกได้รับการสังเกตในโปรคาริโอตที่หลากหลาย เช่นEscherichia coliแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงและฮาโลอาร์เคีย^{[ 32 ] [ 23 ] [ 21 ]}

การตอบสนองแบบสโคโทโฟบิก (ความกลัวความมืด) เป็นสิ่งที่ตรงกันข้ามกับการตอบสนองแบบโฟโตโฟบิกที่อธิบายไว้ข้างต้น กล่าวคือ การเปลี่ยนทิศทาง (การหมุนหรือการกลับทิศทาง) จะเกิดขึ้นเมื่อเซลล์ประสบกับการลดลงของความเข้มแสงอย่างกะทันหัน การตอบสนองแบบโฟโตโฟบิกและสโคโทโฟบิกทำให้เซลล์สะสมตัวในบริเวณที่มีความเข้มแสงและคุณภาพสเปกตรัมที่เฉพาะเจาะจง (ซึ่งคาดว่าจะเป็นที่น่าพอใจ) การตอบสนองแบบสโคโทโฟบิกได้รับการบันทึกไว้อย่างดีในแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วง โดยเริ่มจากการสังเกตการณ์แบบคลาสสิกของ Engelmann ในปี 1883 ^{[ 33 ]}และในไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 22 ]}การตอบสนองแบบสโคโทโฟบิก/โฟโตโฟบิกในแบคทีเรียที่มีแฟลเจลลาคล้ายคลึงกับโหมด 'การเดินแบบสุ่มที่มีอคติ' แบบคลาสสิกของการเคลื่อนที่ตามสารเคมีของแบคทีเรีย ซึ่งเชื่อมโยงการรับรู้การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในความเข้มข้นของสารดึงดูดหรือสารขับไล่ทางเคมีกับความถี่ของการหมุน^{[ 34 ]}ความแตกต่างที่สำคัญเพียงอย่างเดียวคือ การตอบสนองแบบสโคโทโฟบิก/โฟโตโฟบิกเกี่ยวข้องกับการรับรู้การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวของความเข้มแสง แทนที่จะเป็นความเข้มข้นของสารเคมี^{[ 21 ]}

โฟโตคิเนซิสคือการเปลี่ยนแปลงความเร็ว (แต่ไม่ใช่ทิศทาง) ของการเคลื่อนที่ที่เกิดจากแสง โฟโตคิเนซิสอาจเป็นลบ (การลดลงของการเคลื่อนที่ที่เกิดจากแสง) หรือบวก (การกระตุ้นการเคลื่อนที่ที่เกิดจากแสง) โฟโตคิเนซิสสามารถทำให้เซลล์สะสมตัวในบริเวณที่มีแสงสว่างเหมาะสม พวกมันจะคงอยู่ในบริเวณดังกล่าวหรือเร่งตัวออกจากบริเวณที่มีแสงสว่างไม่เหมาะสม โฟโตคิเนซิสได้รับการบันทึกไว้ในไซยาโนแบคทีเรียและแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วง^{[ 22 ] [ 21 ]}

การเคลื่อนที่เข้าหาแสงที่แท้จริงประกอบด้วยการเคลื่อนที่แบบมีทิศทาง ซึ่งอาจเป็นการเคลื่อนที่เข้าหาแหล่งกำเนิดแสง (การเคลื่อนที่เข้าหาแสงในเชิงบวก) หรือเคลื่อนที่ออกห่างจากแหล่งกำเนิดแสง (การเคลื่อนที่เข้าหาแสงในเชิงลบ) ตรงกันข้ามกับการตอบสนองแบบกลัวแสง/กลัวความมืด การเคลื่อนที่เข้าหาแสงที่แท้จริงไม่ใช่การตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงความเข้มของแสงตามเวลา โดยทั่วไปแล้ว ดูเหมือนว่าจะเกี่ยวข้องกับการรับรู้ทิศทางของการส่องสว่างโดยตรงมากกว่าการไล่ระดับความเข้มของแสงตามพื้นที่ การเคลื่อนที่เข้าหาแสงที่แท้จริงในโปรคาริโอตบางครั้งรวมกับการเคลื่อนที่แบบสังคม ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ร่วมกันของกลุ่มเซลล์ทั้งหมดเข้าหาหรือออกห่างจากแหล่งกำเนิดแสง ปรากฏการณ์นี้อาจอธิบายได้ว่าเป็นการเคลื่อนที่เข้าหาแสงแบบชุมชน การเคลื่อนที่เข้าหาแสงที่แท้จริงแพร่หลายในสาหร่ายสีเขียวยูคาริโอต^[ 35 ] ^{แต่ใน}กลุ่มโปรคาริโอตนั้น มีการบันทึกไว้เฉพาะในไซยาโนแบคทีเรีย^{[ 22 ] [ 17 ]}และในการเคลื่อนที่แบบสังคมของกลุ่มแบคทีเรียสังเคราะห์แสงสีม่วงRhodocista centenaria ^{[ 36 ] [ 21 ]}

โปรติสต์บางชนิด(ยูคาริโอตเซลล์เดียว) สามารถเคลื่อนที่เข้าหาหรือหนีแสงได้ โดยเชื่อมโยงกลยุทธ์การเคลื่อนที่เข้ากับอวัยวะรับแสง^{[ 38 ]}ยูคาริโอตวิวัฒนาการความสามารถในการติดตามทิศทางของแสงในสามมิติในน้ำเปิดเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ของสิ่งมีชีวิต กลยุทธ์การบูรณาการประสาทสัมผัส การประมวลผลประสาทสัมผัส และความเร็วและกลไกของการตอบสนองเชิงกลยุทธ์ของยูคาริโอตนั้นแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากที่พบในโปรคาริโอต^{[ 39 ] [ 1 ]}

สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตแบบเซลล์เดียวและหลายเซลล์ที่ตอบสนองต่อแสงมีรูปร่างคงที่ มีขั้ว ว่ายน้ำเป็นเกลียว และใช้ซีเลียในการว่ายน้ำและควบคุมทิศทางการตอบสนองต่อแสง การส่งสัญญาณ สามารถเกิดขึ้นได้ผ่าน กระแสไอออนที่กระตุ้นด้วยแสงโดยตรงอะเดนิลไซเคลสหรือโปรตีน G แบบไตร เมอร์ ตัวรับแสงที่ใช้ก็อาจแตกต่างกันมาก (ดูด้านล่าง) อย่างไรก็ตาม การส่งสัญญาณในทุกกรณีจะปรับเปลี่ยนกิจกรรมการเต้นของซีเลียในที่สุด^{[ 1 ]}กลไกของการวางแนวตามการตอบสนองต่อแสงนั้นคล้ายคลึงกันในยูคาริโอตทั้งหมดเซนเซอร์รับแสงที่มีมุมมองที่จำกัดจะหมุนเพื่อสแกนพื้นที่และส่งสัญญาณเป็นระยะไปยังซีเลียเพื่อเปลี่ยนแปลงการเต้น ซึ่งจะเปลี่ยนทิศทางของวิถีการว่ายน้ำแบบเกลียวการเคลื่อนที่ตามแสงสามมิติสามารถพบได้ในกลุ่มยูคาริโอตหลัก 5 ใน 6 กลุ่ม ( โอพิสโทคอนต์ , อะมีโบซัว , พืช , โครมัลวีโอเลต , เอ็กคาเวต , ไรซาเรีย ) ^{[ 1 ]}

การเคลื่อนที่เข้าหาแสงในแพลงก์ตอนพบได้ในสาหร่ายสีเขียวแต่ไม่พบในสาหร่ายกลอโคไฟต์หรือสาหร่ายสีแดง [ ^{1 ] สาหร่าย}สีเขียวมี "สติ๊กมา" อยู่ที่ส่วนนอกสุดของคลอโรพลาสต์ใต้เยื่อหุ้มคลอโรพลาสต์ ทั้งสองชั้นโดยตรง สติ๊กมาประกอบด้วย ลิพิดโก ลบูล หลายสิบถึงหลายร้อยเม็ด ซึ่งมักจะเรียงตัวเป็นรูปหกเหลี่ยมและสามารถจัดเรียงเป็นแถวเดียวหรือหลายแถวได้ ลิพิดโกลบูลประกอบด้วย เม็ดสี แคโรทีนอยด์ ที่ซับซ้อน ซึ่งทำหน้าที่กรองแสงและให้สีส้มแดง^{[ 40 ]}รวมถึงโปรตีนที่ช่วยให้ลิพิดโกลบูลคงตัว^{[ 41 ]}สติ๊กมาตั้งอยู่ด้านข้างในระนาบคงที่เมื่อเทียบกับซีเลีย แต่ไม่ได้อยู่ติดกับฐานของร่างกายโดยตรง^{[ 42 ] [ 43 ]}ตำแหน่งคงที่นี้เกิดขึ้นได้จากการยึดติดของคลอโรพลาสต์กับรากซีเลียรากใดรากหนึ่ง^{[ 44 ]}สติ๊กมาที่มีเม็ดสีไม่ควรสับสนกับโฟโตรีเซปเตอร์ สติ๊กมาทำหน้าที่เพียงแค่บังแสงตามทิศทางสำหรับโฟโตรีเซปเตอร์ที่แทรกอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ที่อยู่ติดกัน (ดังนั้นคำว่า "จุดรับแสง" จึงทำให้เข้าใจผิด) สติ๊กมายังสามารถสะท้อนและโฟกัสแสงได้เหมือนกระจกเว้า จึงช่วยเพิ่มความไว^{[ 1 ]}

ในสาหร่ายสีเขียวที่ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุดChlamydomonas reinhardtiiการเคลื่อนที่เข้าหาแสงจะถูกควบคุมโดย รงควัตถุ โรดอปซิน ดังที่แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกโดยการฟื้นฟูพฤติกรรมการตอบสนองต่อแสงตามปกติในกลายพันธุ์ที่ตาบอดโดยใช้สารอะนาล็อกของโครโมฟอร์เร ตินั ล^{[ 45 ]}โรดอปซินชนิดอาร์คีแบคทีเรีย 2 ชนิด ได้แก่ แชน เนลโรดอปซิน -1 และ -2 ^{[ 46 ] [ 47 ]}ถูกระบุว่าเป็นตัวรับการเคลื่อนที่เข้าหาแสงในChlamydomonas ^{[ 48 ]} โปรตีนทั้งสองชนิดมีส่วนปลาย N-terminal 7-transmembrane คล้ายกับโรดอปซิ นของอาร์คีแบคทีเรีย ตามด้วยส่วนปลาย C-terminal ที่เกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มเซลล์ประมาณ 400 หน่วย CSRA และ CSRB ทำหน้าที่เป็นช่องไอออนบวกที่ควบคุมด้วยแสงและกระตุ้นกระแสไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการลดขั้ว^{[ 48 ] [ 49 ]}พบว่า CSRA อยู่ในบริเวณเกสรตัวเมียโดยใช้การวิเคราะห์อิมมูโนฟลูออเรสเซนซ์ (Suzuki et al. 2003) การลดระดับ RNAi ของทั้ง CSRA และ CSRB แต่ละตัวทำให้กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากแสงเปลี่ยนแปลงไป และเผยให้เห็นว่า CSRA เป็นตัวกลางของกระแสไฟฟ้าที่รวดเร็วและอิ่มตัวสูง ในขณะที่ CSRB เป็นตัวกลางของกระแสไฟฟ้าที่ช้าและอิ่มตัวต่ำ กระแสไฟฟ้าทั้งสองสามารถกระตุ้นการตอบสนองต่อแสงได้ และอาจมีบทบาทในการเคลื่อนที่เข้าหาแสง^{[ 50 ] [ 49 ]}แม้ว่าการมีส่วนร่วมที่แน่นอนของตัวรับทั้งสองยังไม่ชัดเจนก็ตาม^{[ 1 ]}

เช่นเดียวกับใน ไบคอนต์ทั้งหมด(พืช, โครมัลวีโอเลต, เอ็กคาเวต, ไรซาเรีย) สาหร่ายสีเขียวมีซิเลียสองเส้นซึ่งไม่เหมือนกัน ซิเลีย ด้านหน้าจะอายุน้อยกว่าซิเลียด้านหลัง เสมอ ^{[ 51 ] [ 52 ]}ในแต่ละรอบการแบ่งเซลล์ เซลล์ลูกหนึ่งเซลล์จะได้รับซิเลียด้านหน้าและเปลี่ยนเป็นซิเลียด้านหลัง เซลล์ลูกอีกเซลล์หนึ่งจะได้รับซิเลียด้านหลังที่เจริญเต็มที่ จากนั้นเซลล์ลูกทั้งสองจะสร้างซิเลียด้านหน้าใหม่^{[ 1 ]}

เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตที่ว่ายน้ำด้วยซีเลียอื่นๆ สาหร่ายสีเขียวจะว่ายน้ำเป็นเกลียวเสมอ ทิศทางของเกลียวมีความแข็งแกร่งและรับประกันโดยไครัลลิตี้ของซีเลีย ซีเลียทั้งสองของสาหร่ายสีเขียวมีรูปแบบการเต้นและหน้าที่ที่แตกต่างกัน ใน Chlamydomonas กระบวนการแปลงสัญญาณแสงจะเปลี่ยนรูปแบบการเต้นและความเร็วการเต้นของซีเลียทั้งสองในรูปแบบที่ซับซ้อน^{[ 53 ] [ 54 ]}ส่งผลให้วิถีการว่ายน้ำแบบเกลียวเปลี่ยนทิศทางตราบใดที่แกนการว่ายน้ำแบบเกลียวไม่ตรงกับเวกเตอร์แสง^{[ 1 ]}

ภายใต้เงื่อนไขการทดลอง สิ่งมีชีวิตที่ใช้โฟโตแท็กซิสเชิงบวกยังแสดงความสัมพันธ์กับแสงและสนามแม่เหล็ก ภายใต้ สภาวะแสง ที่สม่ำเสมอพร้อมสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลง ตัวอ่อนของ Drosophila melanogasterจะปรับทิศทางตัวเองไปยังทิศทางที่คาดการณ์ไว้ซึ่งมีความเข้มของแสงมากขึ้นหรือน้อยลงตามที่คาดหวังโดยสนามแม่เหล็กที่หมุน ในความมืดสนิท ตัวอ่อนจะวางตัวแบบสุ่มโดยไม่มีความชอบที่เด่นชัด^{[ 67 ]}สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าตัวอ่อนสามารถสังเกตเห็นรูปแบบที่มองเห็นได้ร่วมกับแสง

สามารถเลือกความลึกได้โดยพิจารณาจาก ระดับ แสง : ความสว่างจะลดลงตามความลึก แต่ขึ้นอยู่กับสภาพอากาศ (เช่น แดดจัดหรือมีเมฆมาก) และช่วงเวลาของวัน นอกจากนี้สียังขึ้นอยู่กับความลึกของน้ำและสารที่ละลายและแขวนลอยอยู่^{[ 63 ] [ 64 ]}ปัจจัยเดียวที่คงที่คือ ณ สถานที่ใดสถานที่หนึ่ง น้ำที่ลึกกว่าจะมีสีเข้มกว่า

ในน้ำ แสงจะลดทอนลงแตกต่างกันสำหรับแต่ละความยาวคลื่นความยาวคลื่น UV สีม่วง (> 420 นาโนเมตร) และสีแดง (< 500 นาโนเมตร) จะหายไปก่อนแสงสีฟ้า (470 นาโนเมตร )  ซึ่งทะลุผ่านน้ำใสได้ลึกที่สุด^{[ 68 ] [ 60 ]}องค์ประกอบของความยาวคลื่นจะคงที่สำหรับแต่ละระดับความลึกและแทบจะไม่ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของวันและสภาพอากาศในการวัดความลึก สัตว์จะต้องมีรงควัตถุรับแสง สองชนิด ที่ไวต่อความยาวคลื่นต่างกันเพื่อเปรียบเทียบช่วงต่างๆ ของสเปกตรัม^{[ 63 ] [ 64 ]}รงควัตถุดังกล่าวอาจแสดงออกในโครงสร้างที่แตกต่างกัน  

โครงสร้างที่แตกต่างกันดังกล่าวพบได้ในหนอนทะเลTorrea candidaดวงตาของมันมีเรตินาหลักหนึ่งอันและเรตินา เสริมอีกสอง อัน เรตินาเสริมรับรู้แสงยูวี ( λ = 400  nm) และเรตินาหลักรับรู้แสงสีฟ้าเขียว ( λ = 560  nm) หากเปรียบเทียบแสงที่รับรู้จากเรตินาทั้งหมด จะสามารถประมาณความลึกได้ ดังนั้นสำหรับTorrea candidaจึงมีการเสนอมาตรวัดความลึกแบบอัตราส่วนสีดังกล่าว^{[ 69 ]}

พบตัววัดความลึกสีแบบอัตราส่วนในตัวอ่อนของหนอนทะเลPlatynereis dumerilii ^{[ 62 ]}ตัวอ่อนมีโครงสร้างสองอย่างคือเซลล์รับแสง แบบแรบโดเมอริก ของดวงตา^{[ 70 ]}และ เซลล์รับแสงแบบซิเลียรีใน สมอง ส่วนลึก เซลล์รับแสงแบบซิเลียรีแสดงออกถึงซิเลียรีออปซิน [ ^{71 ] ซึ่ง}เป็นรงควัตถุรับแสงที่มีความไวต่อแสงยูวีสูงสุด ( λ = 383  nm) ^{[ 72 ]}ดังนั้น เซลล์รับแสงแบบซิเลียรีจึงตอบสนองต่อแสงยูวีและทำให้ตัวอ่อนว่ายน้ำลงตามแรงโน้มถ่วงการว่ายน้ำตามแรงโน้มถ่วงนี้ถูกหักล้างด้วยการว่ายน้ำตามแสง ซึ่งทำให้ตัวอ่อนว่ายน้ำขึ้นไปหาแสงที่มาจากผิวน้ำ^{[ 60 ]}การว่ายน้ำตามแสงนี้เกิดขึ้นโดยอาศัยดวงตาแบบแรบโดเมอริก^{[ 59 ] [ 62 ]}ดวงตามีออปซินอย่างน้อยสามชนิด (อย่างน้อยในตัวอ่อนที่โตแล้ว) ^{[ 61 ]}และหนึ่งในนั้นมีความไวต่อแสงสีฟ้าสูงสุด ( λ = 483  nm) ทำให้ดวงตาครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นที่กว้างด้วยการเคลื่อนที่เข้าหาแสง^{[ 60 ]}เมื่อการเคลื่อนที่เข้าหาแสงและการเคลื่อนที่เข้าหาแรงโน้มถ่วงอยู่ในระดับที่เท่ากัน ตัวอ่อนก็จะพบความลึกที่เหมาะสม^{[ 62 ]}

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับโฟโต้แท็กซี่

• โฟโตคิเนซิส
• การตอบสนองต่อแสง (พบได้ในพืชและเชื้อรามากกว่า)