Научниците открија дека движењето на човечката сперма му пркоси на еден од Њутновите закони.Со нивните опашки налик на камшик, човечките сперматозоиди се движат низ вискозни течности, навидум пркосејќи му на третиот закон за движење на Њутн, според новата студија која го карактеризира движењето на овие гамети и едноклеточни алги.
Кента Ишимото, математичар од Универзитетот во Кјото, и неговите колеги ги истражувале овие нереципрочни интеракции кај спермата и другите микроскопски биолошки пливачи, за да откријат како тие се лизгаат низ супстанции кои, теоретски, треба да се спротивстават на нивното движење.
Кога Њутн ги смислил своите сега познати закони за движење во 1686 година, тој се обидел да ја објасни врската помеѓу физичкиот објект и силите што дејствуваат на него со неколку уредни принципи кои, се испоставува, не мора да важат за микроскопските клетки кои се превртуваат низ лепливи течности.
Третиот Њутнов закон може да се сумира како „за секоја акција има еднаква и спротивна реакција“. Тоа означува посебна симетрија во природата каде спротивставените сили работат едни против други. Во наједноставниот пример, две топчиња со еднаква големина кои се судираат додека се тркалаат на земја ќе ја пренесат својата сила и ќе се одвратат меѓусебно врз основа на овој закон.
Сепак, природата е хаотична и не сите физички системи се врзани со овие симетрии. Таканаречените не-реципрочни интеракции се појавуваат во непослушните системи кои се состојат од птици што собираат, честички во течност – и пливачка сперма.
Овие мобилни агенти се движат на начини кои прикажуваат асиметрични интеракции со животните зад нив или течностите што ги опкружуваат, создавајќи дупка за еднакви и спротивни сили да го заобиколат третиот закон на Њутн, пишува Science Alert.
Бидејќи птиците и клетките генерираат сопствена енергија, која се додава во системот со секое трепкање на нивните крилја или со опашката, системот е исфрлен далеку од рамнотежа и истите правила не важат.
Ишимото и неговите колеги анализирале експериментални податоци за човечка сперма и го моделирале движењето на зелената алга Chlamydomonas. И двајцата пливаат користејќи тенки, свиткани знамиња кои излегуваат од телото на клетката и ја менуваат формата или се деформираат за да ја придвижат клетката напред.
Вискозните течности вообичаено би ја потрошиле енергијата на флагелумот, спречувајќи ја спермата или едноклеточната алга воопшто да се движат. Сепак, некако, еластичните флагели можат да ги активираат овие клетки без да предизвикаат одговор од околината.
Истражувачите открија дека опашките на спермата и алгите имаат „чудна еластичност“, што им овозможува на овие флексибилни додатоци да се вртат без да губат многу енергија во околната течност.
Но, ова својство на невообичаена еластичност не го објаснува целосно погонот на повлажното движење на знамињата. Така, од нивните студии за моделирање, истражувачите извлекоа и нов термин, необичен модул на еластичност, за да ја опишат внатрешната механика на флагелите.
„Од решливи едноставни модели до биолошки флагеларни бранови форми за кламидомонас и сперма, го проучувавме модулот на непарно свиткување за да ги дешифрираме нелокалните, нереципрочни внатрешни интеракции во материјалите“, заклучуваат истражувачите.
Наодите би можеле да помогнат во дизајнирањето на мали, самосклопувачки роботи кои имитираат живи материјали, додека методите на моделирање би можеле да се користат за подобро разбирање на основните принципи на колективното однесување, додаде тимот.
