Un microbe muni de flagelles nage dans l'eau comme un humain se déplace avec ses bras. Mais si un humain nageait en brasse, il irait tout droit, tandis que le microbe suivrait une spirale. Tout vient du fait que le microbe n'a pas de direction unique : chaque portion de sa surface pousse l'eau dans une direction différente, et le corps se tord comme un tire-bouchon.

Les auteurs de l'étude ont pris un nageur de forme quelconque, ressemblant à une boule, et ont décomposé son glissement à la surface en composantes simples, comme on décompose une musique en notes. Il s'est avéré que si la mélodie ne change pas, le nageur décrit toujours une hélice dans l'espace. Pour un nageur allongé, semblable à un grain de riz, ils ont dérivé des formules exactes reliant la forme et la manière de nager à la vitesse de translation et de rotation.

Ensuite, ils se sont demandé : comment nager pour dépenser le moins d'énergie possible ? D'abord, ils ont fixé la direction du mouvement et trouvé le style le plus économique. Puis ils ont laissé le nageur choisir lui-même sa direction. Il s'est avéré que le choix entre « nager tout droit » et « tourner sur place » dépend de la symétrie du corps. Les formes symétriques préfèrent les lignes droites, tandis que les formes légèrement asymétriques préfèrent tournoyer.

Cette approche aide à comprendre comment sont faits les nageurs microscopiques naturels et comment concevoir des nageurs artificiels qui se déplacent sans gaspillage d'énergie.