На клеточном уровне одноклеточные организмы обладают способностью обнаруживать различные раздражители, присутствующие в их окружении, и реагировать на них. Эти стимулы могут быть в форме химических или световых сигналов. Способность организма воспринимать эти стимулы и реагировать на них опосредуется различными рецепторами, присутствующими на мембране организма. Сигналы, которые вызывают положительную реакцию, такие как присутствие пищи, известны как аттрактанты, и организм будет проявлять положительный хемотаксис по отношению к источнику сигнала. И наоборот, репелленты - это сигналы, которые вызывают негативную реакцию и побуждают организм удаляться от источника сигнала.
Активная реакция на свет называется фототаксисом, на химические соединения — хемотаксисом, на температуру — термотаксисом.
Когда эвглена зелёная стремится переплыть на освещённое место в водоёме — это положительный фототаксис, а когда уплывает прочь от брошенной в воду крупинки соли — это отрицательный хемотаксис.
В качестве особой фоторецепторной системы формируются глазки, или стигмы. Эти образования пигментированы, позволяют простейшим ориентироваться в градиенте света и дифференцировать различные длины волн светового диапазона.
Способность одноклеточных организмов чувствовать окружающую среду и реагировать на нее позволяет эффективно добывать питательные вещества, уклоняться от потенциальных хищников и, в конечном счете, повышать свои шансы на выживание.