Ljudski spermatozoidi koriste svoje repove nalik biču da bi se uspešno kretali kroz viskozne tečnosti, prkoseći Trećem Njutnovom zakonu kretanja, otkrili su naučnici.
Kenta Išimoto, matematičar sa Univerziteta Kjoto, i njegove kolege istraživali su interakcije u spermi i drugim mikroskopskim biološkim „plivačima“ kako bi otkrili kako oni klize kroz supstance koje bi, u teoriji, trebalo da se odupru njihovom kretanju.
Kada je Njutn osmislio zakone kretanja 1686. godine, pokušao je da objasni odnos između fizičkog objekta i sila koje na njega deluju. Čineći to, on je uspostavio nekoliko principa ili zakona koji ne izgledaju nužno primenljivi na kretanje mikroskopskih ćelija.
Naime, prema Trećem Njutnovom zakonu (Zakon akcije i reakcije), ako jedno telo deluje silom na drugo, onda i to drugo telo deluje silom na prvo i to istog intenziteta i pravca, samo suprotnog smera.
Priroda može biti „haotična“
Međutim, priroda može biti „haotična“ i u nekim sistemima se pojavljuju takozvane nerecipročne interakcije. Ova pojava može se zabeležiti u jatima ptica, česticama u tečnosti, ali i u spermi.
Pošto ptice i ćelije generišu sopstvenu energiju, koja se dodaje sistemu svakim zamahom njihovih krila ili repa, sistem više nije u ravnoteži i ne važe ista pravila. Išimoto i kolege analizirali su eksperimentalne podatke o ljudskoj spermi i modelirali kretanje zelene alge hlamidomonas (Chlamidomonas flagella).
Oboje plivaju koristeći tanke flagele koje vire iz ćelija i guraju ih napred menjajući oblik ili deformaciju. Visoko viskozne tečnosti treba da rasprše energiju flagela i da spreče kretanje spermatozoida ili jednoćelijskih algi. Međutim, to se ne dešava i fleksibilne flagele uspevaju da pokrenu ćelije bez izazivanja reakcije okoline, piše „Sajens alert“.
Neobičan modul elastičnosti
Naučnici su otkrili da rep sperme i bičevi algi imaju čudnu elastičnost koja im omogućava da se kreću bez mnogo gubitka energije. Ali čak ni ovo ne objašnjava u potpunosti nagon talasastog kretanja flagela. Stoga su naučnici iz svojih studija modela izveli novi termin – neobičan modul elastičnosti, da bi preciznije opisali unutrašnju mehaniku flagela.
„Kroz jednostavne rešive modele i analizu talasnih oblika Chlamidomonas flagella i eksperimentalnih podataka za ljudsku spermu, pokazali smo široku primenjivost nelokalnog i nerecipročnog opisa unutrašnjih interakcija unutar živih materijala u viskoznim tečnostima, nudeći jedinstven okvir za fizike aktivne i žive materije“, naveli su istraživači u studiji.
