Крихітний організм, який осоромив Ньютона: вчені знайшли сперматозоїди, що порушують правила фізики

Недавнє дослідження, проведене в Університеті Кіото, вказало на складний рух людських сперматозоїдів та інших мікроскопічних плавців, таких як одноклітинні водорості, розкриваючи спосіб переміщення, який, схоже, спростовує третій закон руху Ньютона. Такий незвичайний погляд на фундаментальний закон нашого світу може перевернути багато чого з того, що відомо науці, і відкрити для вчених нові області для вивчення, пише ScienceAlert.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Під керівництвом Кенти Ішимото, вченого-математика, команда вчених досліджувала, як цим біологічним плавцям вдається ефективно переміщатися через щільні рідини, що традиційно повинні протистояти їхньому руху згідно з класичною фізикою. Третій закон Ньютона, який говорить, що кожна дія має рівну і протилежну реакцію, визначає баланс, очікуваний у більшості фізичних взаємодій. Однак сперматозоїди і подібні до них крихітні плавці, схоже, обходять цей закон під час руху через липкі, високов'язкі рідини.

Сперматозоїди і водорості мають хлистоподібні придатки, звані джгутиками, які рухають їх уперед. Ці джгутики деформуються хвилеподібно, створюючи енергію, яка асиметрично взаємодіє з рідиною, забезпечуючи рух вперед без рівної реакції в протилежному напрямку. Це явище, відоме як "невзаємна взаємодія", трапляється і в інших природних формуваннях, як-от зграї птахів або зважені в рідині частинки, де традиційна фізична симетрія порушена.

Дослідники встановили, що унікальна гнучкість джгутиків відіграє вирішальну роль у цьому невзаємному русі. Хвости сперматозоїдів і джгутики водоростей мають особливу властивість — "дивну еластичність", що дає їм змогу згинатися і звиватися без втрати енергії в навколишню рідину. В умовах високої в'язкості ця дивна еластичність забезпечує рухи, які зазвичай неможливі за стандартними фізичними законами. Для кількісної оцінки цього ефекту дослідники ввели у свої моделі новий термін — "модуль дивної пружності", який описує внутрішню механіку, що забезпечує ефективний асиметричний рух, йдеться в дослідженні, опублікованому в журналі PRX Life.

Здатність біологічних плавців ефективно переміщатися в густих рідинах може надихнути вчених на створення мікророботів, що імітують ці природні системи. Такі роботи одного разу зможуть орієнтуватися в складних середовищах людського тіла, що може допомогти в таких галузях медицини, як адресна доставка ліків або неінвазивна діагностика, вважають автори.

Раніше Фокус писав про те, що фізичне навантаження позитивно впливає на фертильність чоловіків. Дослідження, проведене вченими Гарвардської медичної школи, засвідчило, що у чоловіків, які регулярно піднімають важкі предмети на роботі, кількість сперматозоїдів вища.

Також Фокус писав про потенційний прорив у лікуванні безпліддя. Вченим вдалося створити мишей із двома батьками, використовуючи тільки чоловічі клітини.