Kako spermatozoidi krše Njutnov zakon akcije i reakcije

Naučnik i matematičar Kenta Išimoto sa Univerziteta u Kjotou je zajedno sa kolegama istraživao nerecipročne interakcije spermatozoida i drugih mikroskopskih bioloških „plivača“ i to sa ciljem da shvati kako klize kroz supstance koje bi, u teoriji, morale da pružaju otpor tokom njihovog kretanja.

Kada je koncipirao zakone o kretanju 1686. godine, Isak Njutn je pokušao da objasni odnos između fizičkih objekata i sila koje deluju na njih.

Treći zakon, odnosno zakon akcije i reakcije, ukratko bi se mogao svesti na – za svaku akciju postoji jednaka i suprotna reakcija. Zakon na jednostavan način prikazuje simetriju u prirodi koja nastaje kada dve suprotstavljene sile deluju jedna na drugu.

Međutim, priroda je često haotična i ne ponašaju se svi fizički sistemi po ovim simetrijama. Jedan od primera takozvane nerecipročne interakcije jesu i spermatozoidi i kako se kreću kroz tečnost.

Išimoto i njegove kolege analizirali su eksperimentalne podatke na ljudskim spermatozoidima, koji plivaju pomoću savitljive flagele koja štrči iz tela, menja oblik i tako pokreću ćeliju.

Visoko viskozne tečnosti uobičajeno rasipaju energiju flageluma i trebalo bi da spreče spermatozoid da se kroz njih uopšte kreće. Uprkos tome, elastični bič ipak uspeva da pokreće ćelije bez izazivanja reakcije od okruženja kroz koje se kreće.

Japanski stručnjaci utvrdili su da repovi spermatozoida poseduju „čudnu elastičnost“, koja im omogućava da se bez gubljenja mnogo energije kreću kroz tečnost.

Međutim, sposobnost „čudne elastičnosti“ nije u potpunosti objasnila način na koji talasasti pokreti flagele pokreću ćeliju. Naučnici su onda napravili model kako bi objasnili unutrašnju mehaniku biča.

Njihovi zaključci bi mogli da pomognu u dizajniranju budućih uređaja i malih robota koji bi se kretali imitiranjem modela.