La minuscule algue verte chlamydomonas passe sa vie à ramer vers la lumière avec ses deux flagelles, comme un nageur vers le rivage. Elle perçoit la lumière grâce à une protéine photoréceptrice, et derrière celle-ci se trouve une petite tache rouge – l'« œil » – qui projette une ombre et aide à comprendre d'où vient la lumière. Mais chez les mutants dépourvus de cette tache, le comportement est inversé : ils s'éloignent de la lumière, alors que la protéine est toujours là. Pourquoi ?

Il y a dix ans, on a remarqué que le corps arrondi de l'algue agit lui-même comme une loupe. La lumière, en traversant la cellule, se concentre en un point lumineux derrière elle, comme un rayon de soleil à travers une bille de verre. Chez l'algue normale, l'œil bloque ce point, mais chez le mutant, il frappe directement le photorécepteur par derrière. On obtient donc deux signaux : une faible lumière directe venant de l'avant et une forte lumière focalisée venant de l'arrière. L'algue tourne sur son axe, et les signaux alternent.

La cellule ne réagit pas à l'intensité de la lumière, mais à la vitesse à laquelle elle change – comme une personne qui sursaute à un bruit soudain plutôt qu'à un bourdonnement constant. Le signal focalisé et brusque interrompt le signal direct et régulier, et les flagelles reçoivent l'ordre de « ramer loin de la lumière ». Ainsi, le mutant sans œil nage dans la direction opposée. Le modèle prédit aussi autre chose : dans certaines conditions, l'algue peut osciller entre deux directions, comme un pendule, sans se décider où aller. On peut le vérifier en observant des cellules individuelles au microscope.

Ainsi, une simple lentille à l'intérieur d'une cellule vivante devient un interrupteur de comportement. Une erreur dans une petite tache de pigment – et toute la navigation part en vrille, comme une boussole dont on aurait inversé le nord et le sud.