Επιστήμονες εξηγούν γιατί τα σπερματοζωάρια παραβιάζουν τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα – Τι ανακάλυψαν

Τα ανθρώπινα σπερματοζωάρια και ορισμένοι μικροοργανισμοί κολυμπούν παραμορφώνοντας το σώμα τους με τέτοιο τρόπο που παραβιάζουν τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση. Μάλιστα οι επιστήμονες είναι κοντά στο να κατανοήσουν πώς το κάνουν αυτό. Τα ευρήματα θα μπορούσαν τελικά να εμπνεύσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν μικροσκοπικά ρομπότ που επίσης παραβιάζουν αυτόν τον νόμο καθώς κολυμπούν.

Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα ορίζει ότι όταν ένα αντικείμενο ασκεί μια δύναμη σε ένα δεύτερο αντικείμενο, το δεύτερο αντικείμενο ασκεί μια ίση και αντίθετη δύναμη πίσω. Με άλλα λόγια, «για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση». Ωστόσο, για τους βιολογικούς κολυμβητές, όπως το σπέρμα, αυτό μπορεί να μην ισχύει.

Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο PRX Life, οι επιστήμονες ανέλυσαν φύκια Chlamydomonas και δεδομένα για ανθρώπινα σπερματοζωάρια, εντοπίζοντας μη αμοιβαίες μηχανικές αλληλεπιδράσεις, τις οποίες αποκαλούν “περίεργη ελαστικότητα”, που έρχονται σε αντίθεση με τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα.

Τόσο το Chlamydomonas όσο και τα σπερματοζωάρια χρησιμοποιούν απολήξεις που μοιάζουν με τρίχες και ονομάζονται flagella (μαστίγια) για να μετακινούνται. Αυτές προεξέχουν από το κύτταρο, σχεδόν σαν ουρά, βοηθώντας το να προωθηθεί προς τα εμπρός αλλάζοντας σχήμα καθώς αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον υγρό. Το κάνουν αυτό με μη αμοιβαίο τρόπο, δηλαδή δεν προκαλούν ίση και αντίθετη αντίδραση από το περιβάλλον τους και, ως εκ τούτου, παραβιάζουν τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα.

Ωστόσο, η ελαστικότητα των flagellum δεν εξηγεί πλήρως τον τρόπο με τον οποίο το κύτταρο είναι σε θέση να κινείται, και σε αυτό το σημείο υπεισέρχεται η περίεργη ελαστικότητα. Αυτή επιτρέπει στα κύτταρα να κουνάνε τα “μαστίγιά” τους χωρίς να ξοδεύουν πολλή ενέργεια στο περιβάλλον τους, το οποίο διαφορετικά θα κατέστειλε την κινητικότητά τους.

Όσο υψηλότερη είναι η περίεργη ελαστικότητα ενός κυττάρου, τόσο πιο ικανή είναι ένα flagellum να κυματίζει χωρίς μεγάλη απώλεια ενέργειας και έτσι το κύτταρο μπορεί να κινηθεί καλύτερα προς τα εμπρός – με έναν τρόπο που αψηφά τη φυσική.

Τα σπερματοζωάρια και τα φύκια δεν είναι τα μόνα κύτταρα που έχουν flagellum. Πολλοί μικροοργανισμοί έχουν ένα – πράγμα που σημαίνει ότι πιθανότατα υπάρχουν και άλλοι παραβάτες των νόμων της φυσικής στην φύση. «Το να είμαστε σε θέση να κατανοήσουμε και να ταξινομήσουμε άλλα κύτταρα ή οργανισμούς που είναι ικανά για μη αμοιβαία κίνηση θα μπορούσε να είναι πολύ χρήσιμο», δήλωσε στο New Scientist η ομάδα πίσω από τη μελέτη.

Η προσέγγισή τους θα μπορούσε να βοηθήσει ακόμη και στο σχεδιασμό μικρών ελαστικών ρομπότ με την ικανότητα να παραβιάζουν τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, σύμφωνα με έναν από τους συγγραφείς της μελέτης, τον Kenta Ishimoto του Πανεπιστημίου του Κιότο στην Ιαπωνία.

 

enikos.gr