Znanstvenici su došli do otkrića da kretanje ljudske sperme prkosi jednom od Newtonovih zakona.
Sa svojim repovima poput biča, ljudski se spermatozoidi kreću kroz viskozne tekućine, naizgled prkoseći Newtonovom trećem zakonu gibanja, prema novoj studiji koja karakterizira kretanje ovih spolnih stanica i jednostaničnih algi.
Kenta Ishimoto, matematičar na Sveučilištu Kyoto, i kolege istraživali su ove nerecipročne interakcije u spermi i drugim mikroskopskim biološkim plivačima, kako bi otkrili kako klize kroz tvari koje bi se, u teoriji, trebale opirati njihovom kretanju.
Kad je Newton 1686. osmislio svoje danas poznate zakone gibanja, pokušao je objasniti odnos između fizičkog objekta i sila koje na njega djeluju s nekoliko zgodnih načela za koja se, kako se pokazalo, ne moraju nužno primjenjivati na mikroskopske stanice koje se migolje kroz ljepljive tekućine.
Newtonov treći zakon može se sažeti kao “za svaku radnju postoji jednaka i suprotna reakcija”. Označava posebnu simetriju u prirodi gdje suprotstavljene sile djeluju jedna protiv druge. U najjednostavnijem primjeru, dvije kuglice jednake veličine koje se sudaraju dok se kotrljaju po tlu prenijet će svoju silu i odbiti se na temelju ovog zakona.
Međutim, priroda je kaotična i nisu svi fizički sustavi vezani ovim simetrijama. Takozvane ne-recipročne interakcije pojavljuju se u neposlušnim sustavima koji se sastoje od ptica koje se okupljaju u jatu, čestica u tekućini – i plivajuće sperme.
Ovi pokretni agensi kreću se na načine koji prikazuju asimetrične interakcije sa životinjama iza njih ili tekućinama koje ih okružuju, stvarajući rupu za jednake i suprotne sile da zaobiđu Newtonov treći zakon, piše Science Alert.
Budući da ptice i stanice stvaraju vlastitu energiju, koja se dodaje sustavu svakim zamahom njihovih krila ili mahanjem repa, sustav je potisnut daleko od ravnoteže i ista pravila ne vrijede.
Ishimoto i kolege analizirali su eksperimentalne podatke o ljudskoj spermi i modelirali kretanje zelene alge Chlamydomonas. Obje plivaju pomoću tankih, savijenih flagela koje strše iz tijela stanice i mijenjaju oblik ili se deformiraju kako bi tjerale stanice naprijed.
Visoko viskozne tekućine obično bi raspršile energiju flageluma, sprječavajući spermij ili jednostaničnu algu da se uopće više kreću. Pa ipak, nekako, elastične flagele mogu pokrenuti te stanice bez izazivanja odgovora iz okoline.
Istraživači su otkrili da repovi sperme i flagele algi imaju ‘čudnu elastičnost’, što omogućuje ovim fleksibilnim dodacima da se vrte bez gubitka puno energije na okolnu tekućinu.
Ali ovo svojstvo neobične elastičnosti nije u potpunosti objasnilo pogon valovitog gibanja flagele. Dakle, iz svojih studija modeliranja, istraživači su također izveli novi izraz, neobičan modul elastičnosti, za opisivanje unutarnje mehanike flagela.
“Od rješivih jednostavnih modela do bioloških flagelarnih valnih oblika za Chlamydomonas i spermije, proučavali smo modul čudnog savijanja kako bismo dešifrirali nelokalne, nerecipročne unutarnje interakcije unutar materijala”, zaključuju istraživači.
Nalazi bi mogli pomoći u dizajnu malih, samosastavljajućih robota koji oponašaju žive materijale, dok bi se metode modeliranja mogle koristiti za bolje razumijevanje temeljnih načela kolektivnog ponašanja, dodaje tim.
N1 pratite putem aplikacija za Android | iPhone/iPad i mreža Twitter | Facebook | Instagram | TikTok.
Kakvo je tvoje mišljenje o ovome?
Budi prvi koji će ostaviti komentar!