Вчені виявили, що сперма порушує головний закон фізики

 

Вчені виявили, що сперма порушує головний закон фізики

Згідно з нещодавнім дослідженням, яке характеризує рух цих статевих клітин і одноклітинних водоростей, за допомогою хвостів, схожих на батіг, людська сперма рухається крізь в’язку рідину, здавалося б, всупереч третьому закону руху Ньютона, пише sciencealert.com.

Кента Ісімото, вчений-математик з Університету Кіото, та його колеги досліджували ці невзаємні взаємодії сперматозоїдів та інших мікроскопічних біологічних плавців, щоб з’ясувати, як вони ковзають крізь речовини, які, теоретично, повинні чинити опір їх руху.

Коли Ньютон у 1686 році задумав свої знамениті закони руху, він намагався пояснити взаємозв’язок між фізичним об’єктом і силами, що діють на нього, за допомогою кількох чітких принципів, які, як виявилося, не обов’язково застосовуються до мікроскопічних клітин, що звиваються крізь нього. липкі рідини.

Третій закон Ньютона можна коротко описати так: «на кожну дію існує рівнозначна протилежна реакція». Це означає певну симетрію в природі, де протилежні сили діють одна проти одної. У найпростішому прикладі дві кульки однакового розміру, що стикаються, коли вони котяться по землі, передадуть свою силу та відскочать відповідно до цього закону.

Проте природа хаотична, і не всі фізичні системи пов’язані цією симетрією. Так звані невзаємні взаємодії проявляються в некерованих системах, що складаються з птахів, що збираються в зграї, частинок у рідині та плаваючої сперми.

Ці рухливі агенти рухаються таким чином, що демонструють асиметричну взаємодію з тваринами позаду них або рідинами, які їх оточують, утворюючи лазівку для рівних і протилежних сил, щоб обійти третій закон Ньютона.

Оскільки птахи та клітини генерують власну енергію, яка додається до системи з кожним помахом їхніх крил чи хвоста, система знаходиться далеко від рівноваги, і ті самі правила не застосовуються.

У своєму дослідженні, опублікованому в жовтні, Ішимото та його колеги проаналізували експериментальні дані про людську сперму, а також змоделювали рух зелених водоростей Chlamydomonas. Обидва плавають, використовуючи тонкі, згинаються джгутики, які виступають із тіла клітини та змінюють форму або деформуються, щоб рухати клітини вперед.

Дуже в’язкі рідини, як правило, розсіюють енергію джгутика, не даючи сперматозоїдам або одноклітинним водоростям взагалі рухатися. І все-таки якимось чином еластичні джгутики можуть рухати ці клітини вперед, не провокуючи реакції їхнього оточення.

Дослідники виявили, що хвостики сперматозоїдів і джгутики водоростей мають «дивну еластичність», що дозволяє цим гнучким придаткам рухатися, не втрачаючи багато енергії для навколишньої рідини.

Але ця властивість дивної пружності не повністю пояснює рух від хвилеподібного руху джгутиків. Тож із своїх досліджень моделювання дослідники також вивели новий термін, непарний модуль пружності, для опису внутрішньої механіки джгутиків.

«Від розв’язуваних простих моделей до біологічних джгутикових хвиль для Chlamydomonas і сперматозоїдів, ми вивчали модуль непарного вигину, щоб розшифрувати нелокальні, невзаємні внутрішні взаємодії всередині матеріалу», – підсумували дослідники.

Результати можуть допомогти в розробці невеликих самозбірних роботів, які імітують живі матеріали, тоді як методи моделювання можуть бути використані для кращого розуміння основних принципів колективної поведінки, заявила команда.