Chemotaxia este mișcarea organismelor mici și a celulelor individuale ca răspuns la semnalele chimice din mediul înconjurător. Aceasta joacă un rol într-o serie de procese biologice, de la fertilizare până la combaterea infecțiilor. Cercetările privind chimiotaxia includ explorarea modului în care organismele mici se mișcă, când răspund la semnale chimice și ce poate întrerupe aceste procese. Cercetătorii lucrează în laboratoare de microbiologie cu acces la microscopie de înaltă rezoluție și alte instrumente pentru studierea proceselor care au loc la un nivel foarte mic.
În chimiotaxie, celulele individuale, organismele unicelulare și micile organisme multicelulare răspund la substanțele chimice apropiindu-se sau mai departe de ele. Ei au receptori sensibili la anumite substanțe chimice de interes sau de îngrijorare, astfel încât să poată răspunde la aceștia, folosind o varietate de tehnici de mișcare. Chemoatractanții sunt substanțe chimice care tind să crească dorința de a aborda o anumită sursă chimică, în timp ce chimiopelantele încurajează organismele sau celulele să se miște în direcția opusă.
Reproducerea sexuală se bazează pe chemotaxie pentru a permite spermatozoizilor să migreze către un ovul, urmând chimioatractanții produși de ovul, astfel încât acesta să poată finaliza fecundarea. În timpul dezvoltării fetale, chemotaxia joacă, de asemenea, un rol în mișcarea celulelor pe măsură ce organismul se dezvoltă; celulele nervoase în devenire, de exemplu, încep să se distribuie pentru a mapa sistemul nervos. Erorile în acest proces pot duce la defecte congenitale sau avorturi spontane, dacă fătul în creștere dezvoltă anomalii incompatibile cu viața.
Sistemul imunitar folosește celule precum neutrofilele și macrofagele pentru a detecta organismele infecțioase și a le neutraliza, bazându-se pe chimiotaxie pentru a adulmeca substanțele chimice produse de aceste celule, astfel încât să le poată urmări. Dimpotrivă, microorganismele pot răspunde chimiopelantelor din toxine pentru a le evita, îndepărtându-se mai mult de substanțe chimice până când ajung într-o zonă sigură. Aceste două exemple arată modul în care procesul este utilizat de celule individuale, precum și de organisme complete pentru a naviga în mediul lor, bazându-se pe semnale chimice pentru a decide cum, când și unde să se miște.
Substanțele chimice pot întrerupe chimiotaxia prin confuzia sau dezorientarea celulelor, determinându-le să facă greșeli. Dacă motilitatea celulară este limitată de factorii de mediu, acest lucru poate duce și la erori în care organismele se pot îndepărta de sursele de nutriție sau se pot apropia de toxine. Problemele cu migrarea celulelor se pot dezvolta și în situații precum leziunile nervoase, în care celulele noi în creștere care încearcă să înlocuiască celulele mai vechi deteriorate pot crește în direcția greșită din cauza greșelilor de orientare. Cercetătorii sunt interesați de a afla mai multe despre aceste procese, deoarece acestea pot fi importante pentru tratarea leziunilor și a bolilor, precum și pentru abordarea infertilității.