Ученые зафиксировали, как сперматозоиды нарушают один из законов физики
Каждый со школы знает третий закон Ньютона, который описывает характер взаимодействия двух тел. Однако наблюдения за сперматозоидами показали, что для них он не работает.
Согласно третьему закону Ньютона, любое воздействие вызывает равное по величине противодействие. Однако закон, лежащий в основе классической механики, не всегда может быть применен к процессам, происходящим в природе.
Как пишет Science Alert, ученые из Университета Киото проанализировали движение человеческих сперматозоидов и смоделировали движение зеленых водорослей Chlamydomonas. Оба этих организма используют тонкие и гибкие жгутики, которые изгибаются и деформируются, чтобы продвигать клетки вперед, несмотря на вязкость окружающей среды.
Вязкие жидкости обычно рассеивают энергию, препятствуя движению, но, как выяснили исследователи, жгутики благодаря так называемой «антисимметричной эластичности» могут продвигать клетки, не подпадая под воздействие ожидаемой реакции со стороны окружающей среды и сохраняя энергию своего носителя.
Как объясняют авторы, к моменту проявления противодействия, предусмотренного третьим законом Ньютона, форма клетки (а жгутик составляет основную часть ее длины) уже успевает измениться.
Чтобы полностью объяснить, как волнообразные движения жгутиков помогают клеткам перемещаться, исследователи ввели новую концепцию — «модуль антисимметричной эластичности». Она описывает внутреннюю механику жгутиков и то, как они генерируют движение, несмотря на сопротивление окружающей среды.
Учёные выражают надежду, что их исследование, результаты которого опубликованы в журнале PRX Life, поможет в разработке самособирающихся роботов, способных адаптироваться к изменениям окружающей среды, используя те же принципы, что и биологические клетки. А методы моделирования, созданные в ходе работы, помогут лучше понять поведение групп клеток или других систем, где коллективные взаимодействия могут быть сложными и асимметричными.
Сейчас читают
«Минимальная зарплата врача в Польше больше, чем я имела в белорусском частном центре». Доктор Маркелова — о работе в польской больнице и производстве натуральной косметики2
Комментарии