Il movimento complessivo di un batterio è il risultato di fasi di "tumble" e nuoto alternate. Se si guarda un batterio che nuota in un ambiente uniforme, il suo movimento apparirà simile ad un movimento random, cioè casuale, con nuoto relativamente diritto interrotto da "tumbles" casuali che riorientano il batterio. Batteri come E. coli sono incapaci di scegliere la direzione in cui nuotare, e sono incapaci di nuotare a diritto per più di pochi secondi a causa della diffusione rotazionale. In altre parole, i batteri “dimenticano” la direzione in cui stanno andando. Con questi limiti, è notevole che i batteri siano in grado di direzionare il loro movimento per trovare posizioni favorevoli con alte concentrazioni di attrattanti (di solito cibo) ed evitare repellenti (di solito veleni).