Kemotaksa je kretanje malih organizama i pojedinačnih stanica kao odgovor na kemijske signale u okolnom okolišu. To igra ulogu u brojnim biološkim procesima, od oplodnje do borbe protiv infekcija. Istraživanje kemotakse uključuje istraživanje o tome kako se mali organizmi kreću, kada reagiraju na kemijske signale i što može prekinuti te procese. Istraživači rade u mikrobiološkim laboratorijima s pristupom mikroskopiji visoke razlučivosti i drugim alatima za proučavanje procesa koji se događaju na vrlo maloj razini.
U kemotaksiji pojedinačne stanice, jednostanični organizmi i mali višestanični organizmi reagiraju na kemikalije približavanjem ili udaljavanjem od njih. Imaju receptore osjetljive na određene kemikalije od interesa ili zabrinutosti pa mogu reagirati na njih, koristeći različite tehnike kretanja. Kemoatraktanti su kemikalije koje nastoje povećati želju za približavanjem danom kemijskom izvoru, dok kemorepelanti potiču organizme ili stanice da se kreću u suprotnom smjeru.
Seksualna reprodukcija se oslanja na kemotaksiju koja omogućuje spermijima da migriraju prema jajnoj stanici, slijedeći kemoatraktante koje jaje proizvodi kako bi dovršilo oplodnju. Tijekom fetalnog razvoja, kemotaksa također igra ulogu u kretanju stanica kako se organizam razvija; živčane stanice koje pupaju, na primjer, počnu se distribuirati kako bi mapirali živčani sustav. Pogreške u ovom procesu mogu dovesti do urođenih mana ili pobačaja, ako rastući fetus razvije abnormalnosti nespojive sa životom.
Imunološki sustav koristi stanice poput neutrofila i makrofaga da otkrije infektivne organizme i neutralizira ih, oslanjajući se na kemotaksiju da nanjuši kemikalije koje proizvode te stanice kako bi ih mogao pronaći. S druge strane, mikroorganizmi mogu reagirati na kemorepelante u toksinima kako bi ih izbjegli, udaljavajući se dalje od kemikalija dok ne dođu u sigurnu zonu. Ova dva primjera pokazuju kako proces koriste pojedinačne stanice, kao i potpuni organizmi za navigaciju u svom okolišu, oslanjajući se na kemijske signale da odluče kako, kada i kamo se kretati.
Kemikalije mogu prekinuti kemotaksiju zbunjujući ili dezorijentirajući stanice, navodeći ih na pogreške. Ako je pokretljivost stanica ograničena okolišnim čimbenicima, to također može rezultirati pogreškama u kojima se organizmi mogu udaljiti od izvora prehrane ili se približiti toksinima. Problemi s migracijom stanica također se mogu razviti u situacijama kao što su ozljede živaca, gdje rastuće nove stanice koje pokušavaju zamijeniti oštećene starije stanice mogu rasti u krivom smjeru zbog pogrešaka u orijentaciji. Istraživači imaju interes saznati više o tim procesima, jer oni mogu biti važni za liječenje ozljeda i bolesti, kao i za rješavanje neplodnosti.