Ljudski spermiji mogu lako plivati kroz iznenađujuće viskozna (gusta) sredstva - i čini se da pri tome krše Newtonov treći zakon gibanja.

Kako bi shvatili kako se probijaju kroz tvari koje bi, prema teoriji, trebale otporom spriječiti njihov pokret, tim predvođen Kentom Ishimotom, matematičkim znanstvenikom sa Sveučilišta Kyoto, prije nekoliko godina proučavao je gibanje spermija i drugih mikroskopskih bioloških plivača.

Kad je Sir Isaac Newton 1686. osmislio zakone gibanja, htio je objasniti odnos između fizičkog tijela i sila koje na njega djeluju kroz nekoliko jednostavnih principa, a za koji se pokazalo da ne moraju nužno vrijediti za mikroskopske stanice koje vrludaju kroz ljepljive tekućine.

Newtonov treći zakon može se sažeti i u ovom smislu - "za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija". On označava potrebnu simetriju u prirodi gdje međusobno djeluju suprotne sile.

Priroda je kaotična i nisu svi fizički sustavi vezani simetrijama

U najjednostavnijem primjeru, dvije jednake kuglice koje se sudaraju dok se kotrljaju po tlu prenose i odbijaju se upravo na temelju ovog zakona. Međutim, priroda je kaotična i nisu svi fizički sustavi vezani ovim simetrijama. Takozvane neuzajamne interakcije pojavljuju se u nepokornim sustavima sastavljenim od jata ptica, čestica u tekućini - i plivajućih spermija.

Ti pokretni agensi kreću se na načine koji pokazuju asimetrične interakcije s bićima iza sebe ili tekućinama koje ih okružuju, stvarajući rupicu kroz koju jednaka i suprotna sila može zaobići Newtonov treći zakon.

TEŠKA BOLEST /

Veliki napredak u liječenju raka krvi. Znanstvenici: 'Možemo poboljšati živote tisuća ljudi'

Budući da ptice i stanice proizvode vlastitu energiju, koja se dodaje sustavu sa svakim zamahom krila ili pokretom repa, sustav se udaljava od ravnoteže i isti zakoni ne vrijede.

U svojoj studiji objavljenoj u listopadu 2023., Ishimoto i kolege analizirali su eksperimentalne podatke o ljudskim spermijima te su modelirali gibanje zelene alge Chlamydomonas. Oba plivaju koristeći tanke, savitljive flagelume (bičke) koji izlaze iz tijela stanice i mijenjaju oblik ili se deformiraju kako bi potisnuli stanice naprijed. 

Vrlo viskozna tekućina obično bi raspršila energiju flageluma, sprječavajući spermije ili jednostanične alge da se uopće pomaknu. No, nekako elastični flagelumi mogu pogoniti te stanice bez da izazivaju reakciju okoline.

Istraživači su otkrili da repovi spermija i algini flagelumi posjeduju "čudnu elastičnost" koja omogućava tim fleksibilnim nastavcima da se kreću bez gubitka velike količine energije u okolnu tekućinu.

LEDENI PUTNIK /

Komet Lemmon juri prema Zemlji: Spektakl vidljiv golim okom neće se ponoviti tisuću godina

No, ta osobina čudne elastičnosti nije u potpunosti objasnila pokretanje valovitim gibanjima flageluma. Zato su istraživači iz svojih modela izveli novi pojam, nazvan čudni elastični modul, kako bi opisali unutarnju mehaniku flageluma, piše Science Alert.

"Od rješivih jednostavnih modela do bioloških valova flageluma kod Chlamydomonasa i spermija, proučavali smo čudni modul savijanja kako bismo razumjeli nelokalne, neuzajamne unutarnje interakcije u materijalu", zaključili su istraživači.

Ovi nalazi mogli bi pomoći u dizajnu malih robota koji imitiraju žive materijale, dok bi metode modeliranja mogle biti korištene za bolje razumijevanje osnovnih principa kolektivnog ponašanja, kažu članovi ovog tima.

POGLEDAJTE GALERIJU

ČUDA EVOLUCIJE /

Ovih 16 organa ljudi imaju, a nisu im potrebni: Evo čemu su služili našim precima

POGLEDAJTE VIDEO: Okusi mora s potpisom kuharice Marije: Moderni koktel škampi