Сперматозоиды нарушают законы Ньютона

Сперматозоиды человека оказались нарушителями третьего закона Ньютона, который гласит: "Действию всегда равно противодействие". Оказывается, при движении сперматозоиды искажают свои тела таким образом, что окружающая среда не реагирует на них в соответствии с этим законом.

В новом исследовании ученые анализировали водоросли Chlamydomonas и данные о сперматозоидах человека. Они выявили механические взаимодействия, которые назвали "странным упругим модулем", и которые противоречат третьему закону Ньютона.

Как Chlamydomonas, так и сперматозоиды используют волосковые выросты, называемые флагеллами, для передвижения. Флагеллы выступают из клетки, похожи на хвост и помогают ей двигаться, меняя форму при взаимодействии с окружающей жидкостью. Они делают это несимметрично, не вызывая равного и противоположного ответа от окружающей среды, тем самым нарушая закон Ньютона.

Однако упругость флагеллы не полностью объясняет, как клетка может двигаться. Здесь вступает в действие "странный упругий модуль", позволяя клеткам двигать своими флагеллами без значительных энергетических потерь, что иначе бы подавляло их подвижность.

Чем выше "странный упругий модуль" клетки, тем лучше флагелла может делать взмахи без больших потерь энергии, и тем лучше клетка может двигаться вперед, противореча физике.

Сперматозоиды и водоросли не единственные обладатели флагеллы. Многие микроорганизмы имеют такие выросты, что указывает на возможное существование других "нарушителей". Понимание и классификация клеток или организмов, способных к несимметричному движению, может оказаться очень полезным, считают авторы исследования.

Подход, предложенный учеными, может помочь в создании маленьких упругих роботов, способных нарушать третий закон Ньютона, сказал один из авторов исследования, Кента Исимото из Киотского университета в Японии.

Исследование опубликовано в журнале PRX Life .