Η χημειοταξία είναι η κίνηση μικρών οργανισμών και μεμονωμένων κυττάρων ως απόκριση σε χημικά σήματα στο περιβάλλον. Αυτό παίζει ρόλο σε μια σειρά βιολογικών διεργασιών, από τη γονιμοποίηση έως την καταπολέμηση των λοιμώξεων. Η έρευνα για τη χημειοταξία περιλαμβάνει διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο κινούνται οι μικροί οργανισμοί, πότε ανταποκρίνονται σε χημικά σήματα και τι μπορεί να διακόψει αυτές τις διαδικασίες. Οι ερευνητές εργάζονται σε μικροβιολογικά εργαστήρια με πρόσβαση σε μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης και άλλα εργαλεία για τη μελέτη διαδικασιών που συμβαίνουν σε πολύ μικρό επίπεδο.
Στη χημειοταξία, τα μεμονωμένα κύτταρα, οι μονοκύτταροι οργανισμοί και οι μικροί πολυκύτταροι οργανισμοί ανταποκρίνονται στις χημικές ουσίες μετακινούμενοι πιο κοντά ή πιο μακριά από αυτές. Έχουν υποδοχείς ευαίσθητους σε συγκεκριμένες χημικές ουσίες που ενδιαφέρουν ή ανησυχούν, ώστε να μπορούν να ανταποκριθούν σε αυτές, χρησιμοποιώντας μια ποικιλία τεχνικών κίνησης. Τα χημειοελκτικά είναι χημικές ουσίες που τείνουν να αυξάνουν την επιθυμία προσέγγισης μιας δεδομένης χημικής πηγής, ενώ τα χημειοελκυστικά ενθαρρύνουν τους οργανισμούς ή τα κύτταρα να κινούνται προς την αντίθετη κατεύθυνση.
Η σεξουαλική αναπαραγωγή βασίζεται στη χημειοταξία για να επιτρέψει στο σπέρμα να μεταναστεύσει προς ένα ωάριο, ακολουθώντας τα χημειοελκτικά που παράγονται από το ωάριο, ώστε να μπορέσει να ολοκληρώσει τη γονιμοποίηση. Κατά την ανάπτυξη του εμβρύου, η χημειοταξία παίζει επίσης ρόλο στην κίνηση των κυττάρων καθώς αναπτύσσεται ο οργανισμός. Τα εκκολαπτόμενα νευρικά κύτταρα, για παράδειγμα, αρχίζουν να κατανέμονται για να χαρτογραφήσουν το νευρικό σύστημα. Τα λάθη σε αυτή τη διαδικασία μπορεί να οδηγήσουν σε γενετικές ανωμαλίες ή αποβολές, εάν το αναπτυσσόμενο έμβρυο αναπτύξει ανωμαλίες ασυμβίβαστες με τη ζωή.
Το ανοσοποιητικό σύστημα χρησιμοποιεί κύτταρα όπως τα ουδετερόφιλα και τα μακροφάγα για να ανιχνεύσει μολυσματικούς οργανισμούς και να τους εξουδετερώσει, βασιζόμενο στη χημειοταξία για να μυρίσει τις χημικές ουσίες που παράγονται από αυτά τα κύτταρα ώστε να μπορεί να τους εντοπίσει. Αντίθετα, οι μικροοργανισμοί μπορούν να ανταποκριθούν στα χημειοαπωθητικά σε τοξίνες για να τις αποφύγουν, απομακρύνοντας περισσότερο από τις χημικές ουσίες μέχρι να φτάσουν σε μια ασφαλή ζώνη. Αυτά τα δύο παραδείγματα δείχνουν πώς η διαδικασία χρησιμοποιείται από μεμονωμένα κύτταρα καθώς και από ολοκληρωμένους οργανισμούς για να περιηγηθούν στο περιβάλλον τους, βασιζόμενοι σε χημικά σήματα για να αποφασίσουν πώς, πότε και πού θα κινηθούν.
Οι χημικές ουσίες μπορούν να διακόψουν τη χημειοταξία μπερδεύοντας ή αποπροσανατολίζοντας τα κύτταρα, οδηγώντας τα σε λάθη. Εάν η κινητικότητα των κυττάρων περιορίζεται από περιβαλλοντικούς παράγοντες, αυτό μπορεί επίσης να οδηγήσει σε σφάλματα όπου οι οργανισμοί μπορεί να απομακρυνθούν από πηγές διατροφής ή πιο κοντά στις τοξίνες. Προβλήματα με τη μετανάστευση των κυττάρων μπορεί επίσης να αναπτυχθούν σε καταστάσεις όπως τραυματισμοί νεύρων, όπου τα αναπτυσσόμενα νέα κύτταρα που προσπαθούν να αντικαταστήσουν τα κατεστραμμένα παλαιότερα κύτταρα μπορεί να αναπτυχθούν προς τη λάθος κατεύθυνση λόγω λαθών προσανατολισμού. Οι ερευνητές ενδιαφέρονται να μάθουν περισσότερα για αυτές τις διαδικασίες, καθώς μπορεί να είναι σημαντικές για τη θεραπεία τραυματισμών και ασθενειών καθώς και για την αντιμετώπιση της υπογονιμότητας.