Како сперматозоиди крше Њутнов закон акције и реакције

Машући својим бичоликим реповима, људски сперматозоиди крећу се кроз вискозну течност на начин који се противи Трећем закону кретања Исака Њутна.

Научник и математичар Кента Ишимото са Универзитета у Кјотоу је заједно са колегама истраживао нереципрочне интеракције сперматозоида и других микроскопских биолошких „пливача“ и то са циљем да схвати како клизе кроз супстанце које би, у теорији, морале да пружају отпор током њиховог кретања.

Када је конципирао законе о кретању 1686. године, Исак Њутн је покушао да објасни однос између физичких објеката и сила које делују на њих.

Трећи закон, односно закон акције и реакције, укратко би се могао свести на – за сваку акцију постоји једнака и супротна реакција. Закон на једноставан начин приказује симетрију у природи која настаје када две супротстављене силе делују једна на другу.

Међутим, природа је често хаотична и не понашају се сви физички системи по овим симетријама. Један од примера такозване нереципрочне интеракције јесу и сперматозоиди и како се крећу кроз течност.

Ишимото и његове колеге анализирали су експерименталне податке на људским сперматозоидима, који пливају помоћу савитљиве флагеле која штрчи из тела, мења облик и тако покрећу ћелију.

Високо вискозне течности уобичајено расипају енергију флагелума и требало би да спрече сперматозоид да се кроз њих уопште креће. Упркос томе, еластични бич ипак успева да покреће ћелије без изазивања реакције од окружења кроз које се креће.

Јапански стручњаци утврдили су да репови сперматозоида поседују „чудну еластичност“, која им омогућава да се без губљења много енергије крећу кроз течност.

Међутим, способност „чудне еластичности“ није у потпуности објаснила начин на који таласасти покрети флагеле покрећу ћелију. Научници су онда направили модел како би објаснили унутрашњу механику бича.

Њихови закључци би могли да помогну у дизајнирању будућих уређаја и малих робота који би се кретали имитирањем модела.