Згідно з новим дослідженням, людські сперматозоїди й одноклітинні водорості мають дивовижний спосіб пересування крізь в’язкі рідини, порушуючи, здавалося б, усталені закони фізики. Дослідження було опубліковано в PRX Life.

Дослідження, проведене Кента Ішимото, вченим-математиком з Кіотського університету, у співпраці з його колегами, відкриває завісу таємниці, що ховалася за рухом сперматозоїдів. Виявляється, їхній рух суперечить третьому закону руху Ньютона.

Третій закон Ньютона, відомий як принцип дії та протидії, стверджує, що кожній дії має відповідати рівна і протилежна протидія. У простих термінах це означає, що якщо об’єкт діє на інший об’єкт із силою, то другий об’єкт реагує з точно такою самою силою в протилежному напрямку.

Однак під час вивчення мікроскопічних організмів, таких як сперматозоїди й одноклітинні водорості, виявилося, що цей закон не застосовний. Ці мікроорганізми рухаються всередині в’язких рідин, не втрачаючи при цьому багато енергії, що, здавалося б, повинно відбуватися відповідно до третього закону Ньютона.

Вчені аналізували рух сперматозоїдів і мікроскопічних водоростей і виявили, що їхній рух порушує усталені фізичні закони. Замість того щоб реагувати на навколишнє середовище і втрачати енергію, як це передбачається третім законом Ньютона, ці мікроорганізми використовують дивну еластичність своїх хвостів і джгутиків, щоб просуватися вперед. Це дозволяє їм рухатися через в’язкі рідини з мінімальними втратами енергії.

Для пояснення цієї асиметричної взаємодії, вчені ввели новий термін – “непарний модуль пружності”. Цей термін описує внутрішню механіку хвостів сперматозоїдів і джгутиків мікроскопічних водоростей.

Дослідження також має практичне застосування. Отримані результати можуть допомогти в розробці мікророботів, здатних імітувати рух цих мікроорганізмів. Крім того, методи моделювання цього асиметричного руху можуть бути використані для кращого розуміння принципів колективної поведінки в мікросвіті.