Svemogući SPERMATOZOIDI - napravili "rupu" čak i u Njutnovom zakonu?

Sa svojim repovima nalik na bič, ljudski spermatozoidi se pokreću kroz viskozne tečnosti, naizgled prkoseći Njutnovom Trećem zakonu kretanja, prema novoj studiji, koja je istraživala karakter kretanja ovih polnih ćelija i jednoćelijskih algi.

Kenta Išimoto, naučnik i matematičar sa Univerziteta Kjoto, i njegove kolege istraživali su interakcije kod spermatozoida i drugih mikroskopski vidljicim biološkim plivačima, da bi otkrili kako se oni provlače kroz razne supstance koje bi, u teoriji, trebalo da pružaju otpor njihovom kretanju.

Kada je Njutn osmislio, svoje sada čuvene zakone kretanja 1686. godine, pokušao je da objasni odnos između fizičkog objekta i sila koje deluju na njega sa nekoliko principa koji se, ispostavilo se, ne primenjuju nužno na mikroskopske ćelije koje se provlače kroz lepljive tečnosti.

Treći Njutnov zakon se može sažeti rečima sa „za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija“. Označava svojevrsnu simetriju u prirodi gde suprotstavljene sile deluju jedna protiv druge. U najjednostavnijem primeru, dva mermerna kamena jednake veličine koja se sudaraju dok se kotrljaju po tlu će prenositi svoju silu i odskakati na osnovu ovog zakona.

Međutim, priroda je haotična i nisu svi fizički sistemi vezani ovim simetričnim, recipročnim šablonima. Takozvane nerecipročne interakcije pojavljuju se u „neposlušnim“ sistemima kao što su jata ptica ali i tečnost u kojoj plivaju spermatozoidi. Oni pokazuju asimetrične interakcije sa drugim organizmima ili sa tečnostima koje ih okružuju, formirajući tako "rupu" u Njutnovom zakonu.

Pošto ptice i ćelije sa bičevima generišu sopstvenu energiju, koja se dodaje sistemu sa svakim zamahom njihovih krila ili mahanjem repa, sistem je potisnut daleko od ravnoteže i ne važe ista pravila, piše portal Science Alert.

Foto: Pixabay.com

Išimoto i njegove kolege analizirali su eksperimentalne podatke o ljudskoj spermi i takođe su modelirali kretanje zelenih algi, chlamidomonas. Oboje plivaju koristeći tanke, savijene flagele koje vire iz tela ćelije i menjaju oblik, ili se deformišu, da bi ćelije pomerale napred.

Visoko viskozne tečnosti obično bi raspršile energiju flagela, sprečavajući spermu ili jednoćelijske alge da se kreću dovoljnom brzinom. A ipak nekako, elastične flagele mogu da pokreću ove ćelije bez izazivanja odgovora, odnosno otpora iz okoline.

Bez prosipanja energije

Istraživači su otkrili da repovi spermatozoida i flagele algi imaju „neobičnu elastičnost“, što omogućava ovim fleksibilnim dodacima da se vrte i kreću bez gubitka mnogo energije i njeno „prosipanje“ na okolnu tečnost.

Ali ovo svojstvo čudne elastičnosti nije u potpunosti objasnilo propulziju (teranje napred) talasastog kretanja flagela (bičastih tvorevina). Dakle, iz svojih studija, istraživači su takođe izveli novi termin – neparni modul elastičnosti, da opišu unutrašnju posebnu mehaniku flagela.

- Od rešivih jednostavnih modela, pa do flagela, bičeva i ćelija sperme, proučavali smo modul tog čudnog savijanja i deformisanja, da bismo dešifrovali i shvatili nelokalne, nerecipročne i netipične unutrašnje interakcije unutar materijala - zaključuju istraživači.

Nalazi bi mogli pomoći u dizajnu malih robota koji se sami sklapaju koji oponašaju žive materijale, dok bi se metode modeliranja mogle koristiti za bolje razumevanje osnovnih principa kolektivnog ponašanja, dodaju članovi istraživačkog tima. Studija je objavljena u PRKS Life.

Ostavite komentar