Кента Ишимото, математичар са Универзитета Кјото, и његове колеге истраживали су интеракције у сперми и другим микроскопским биолошким „пливачима“ како би открили како они клизе кроз супстанце које би, у теорији, требало да се одупру њиховом кретању.
Када је Њутн осмислио законе кретања 1686. године, покушао је да објасни однос између физичког објекта и сила које на њега делују. Чинећи то, он је успоставио неколико принципа или закона који не изгледају нужно применљиви на кретање микроскопских ћелија. Наиме, према Трећем Њутновом закону (Закон акције и реакције), ако једно тело делује силом на друго, онда и то друго тело делује силом на прво и то истог интензитета и правца, само супротног смера.
„Природа може бити „хаотична“!“
Међутим, природа може бити „хаотична“ и у неким системима се појављују такозване нереципрочне интеракције. Ова појава може се забележити у јатима птица, честицама у течности, али и у сперми.
Пошто птице и ћелије генеришу сопствену енергију, која се додаје систему сваким замахом њихових крила или репа, систем више није у равнотежи и не важе иста правила. Ишимото и колеге анализирали су експерименталне податке о људској сперми и моделирали кретање зелене алге хламидомонас (Chlamidomonas flagella).
Обоје пливају користећи танке флагеле које вире из ћелија и гурају их напред мењајући облик или деформацију. Високо вискозне течности треба да распрше енергију флагела и да спрече кретање сперматозоида или једноћелијских алги. Међутим, то се не дешава и флексибилне флагеле успевају да покрену ћелије без изазивања реакције околине, пише „Сајенс алерт“.
Необичан модул еластичности
Научници су открили да реп сперме и бичеви алги имају чудну еластичност која им омогућава да се крећу без много губитка енергије. Али чак ни ово не објашњава у потпуности нагон таласастог кретања флагела. Стога су научници из својих студија модела извели нови термин - необичан модул еластичности, да би прецизније описали унутрашњу механику флагела.
„Кроз једноставне решиве моделе и анализу таласних облика Chlamidomonas flagella и експерименталних података за људску сперму, показали смо широку примењивост нелокалног и нереципрочног описа унутрашњих интеракција унутар живих материјала у вискозним течностима, нудећи јединствен оквир за физике активне и живе материје“, рекли су истраживачи у студији.
Истраживање „Odd Elastohydrodynamics: Non-Reciprocal Living Material in a Viscous Fluid“ објављено је у часопису „PRX Life“.