Sperma is betrapt op het overtreden van de wet – de derde bewegingswet van Newton

De wetten van de natuurkunde zijn overtreden (of lijken te zijn overtreden) door allerlei dingen, van het balanceren van rotsen tot een appartement in Seinfeld, en nu door menselijk sperma. De nieuwste wetsovertreders trotseren de derde bewegingswet van Newton en vervormen hun lichaam tijdens het zwemmen op een manier die geen reactie uitlokt van hun omgeving.

De derde wet van Newton stelt dat wanneer een lichaam een ​​kracht uitoefent op een ander lichaam, het tweede lichaam daar een gelijke en tegengestelde kracht op uitoefent. Met andere woorden: “Voor elke actie is er een gelijke en tegengestelde reactie.” Voor biologische zwemmers zoals sperma is dit echter mogelijk niet het geval.

In een nieuwe studie analyseerden wetenschappers Chlamydomonas Algen en gegevens over menselijke zaadcellen identificeren niet-wederkerige mechanische interacties, die zij ‘individuele plasticiteit’ noemen, wat in tegenspraak is met de derde wet van Newton.

beide Chlamydomonas Spermacellen gebruiken haarachtige aanhangsels, flagella genaamd, om zich te verplaatsen. Ze steken bijna als een staart uit de cel en helpen ze voort te stuwen door van vorm te veranderen terwijl ze in wisselwerking staan ​​met de omringende vloeistof. Ze doen dit op een niet-wederkerige manier, wat betekent dat ze geen gelijkwaardige en tegengestelde reactie van hun omgeving uitlokken en daarom de derde wet van Newton schenden.

De flagellaire flexibiliteit verklaart echter niet volledig hoe de cel kan bewegen, en dit is waar vreemde flexibiliteit een rol speelt. Hierdoor kunnen cellen hun flagellen laten trillen zonder al te veel energie aan hun omgeving te besteden, wat anders hun beweging zou belemmeren. .

Hoe hoger de mate van individuele elasticiteit (of individuele elasticiteitsmodulus) van een cel, hoe meer het flagellum kan golven zonder significant energieverlies, en dus hoe beter de cel in staat is om vooruit te komen – op een manier die de natuurkunde tart.

Sperma en algen zijn niet de enige cellen die flagella bezitten; veel micro-organismen bezitten flagella (ze kunnen ervoor zorgen dat bacteriën eruit zien alsof ze kleine trommels bespelen) – wat betekent dat er waarschijnlijk nog meer regelovertreders zullen worden ontdekt. Het team achter de studie zei dat het vermogen om cellen of andere organismen die in staat zijn tot niet-wederzijdse beweging te begrijpen en te classificeren, zeer nuttig zou kunnen zijn. nieuwe wereld.

Hun aanpak zou ook kunnen helpen bij het ontwerpen van kleine, flexibele robots die het potentieel hebben om de derde wet van Newton te overtreden, aldus een van de auteurs van het onderzoek, Kenta Ishimoto van de Universiteit van Kyoto in Japan.

Bovendien kan de individuele elastische modulus worden berekend voor elk gesloten-lussysteem, wat betekent dat deze kan worden toegepast op een breed scala aan biologische gegevens, waaronder actieve elastische membranen en bulkdynamica, leggen de auteurs uit in hun conclusie.

Het overtreden van de wet heeft nooit geholpen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Hyatt PRX.

[H/T: New Scientist]