Сперматозоїди рухаються крізь рідини, які мали б майже миттєво зупиняти їх, проте нові дослідження свідчать, що їм це вдається завдяки використанню незвичайних властивостей активної живої матерії.
Читайте також:
Рослинна дієта проти Альцгеймера. Вчені пояснили, чому якість їжі має вирішальне значення Сперматозоїд не мав би бути сильним плавцем. Кента Ішимото з Кіотського університету разом із колегамизапропонував пояснення: сперматозоїди використовують специфічну властивість живої матерії, яку фізики назвали «непарною еластичністю» (odd elasticity).
За законом Ньютона, на кожну дію є рівна за силою протидія. Це працює для більярдних куль чи автомобілів. Але сперматозоїд — це не пасивна кулька. Це активна система, яка постійно «підкачує» енергію зсередини. Як зазначають автори дослідження, третій закон Ньютона тут ніби порушується, бо перед нами відкрита система, яка постійно генерує механічну енергію власними мікромоторами.
Проблема «гребця» в такому в’язкому середовищі відома в науці як «теорема морського гребінця». Суть її в тому, що якщо ви повторюєте рух і просто розвертаєте його назад,
ви не рухаєтеся вперед. Сперматозоїди обходять це за допомогою джгутиків, які постійно вигинаються хвилями. Ці хвилі створюються молекулярними двигунами всередині хвоста. Джгутик поводиться не як звичайна пружина, а як активний матеріал, що постійно живиться енергією.
Простіше кажучи, хвіст сперматозоїда — це не просто крихітний батіг. Це енергоємна структура, внутрішня механіка якої допомагає їй рухатися у світі, де звичайний рух вперед-назад був би неможливим.
Для опису цього процесу команда вигадала термін «непарна еластогідродинаміка». Математично це виглядає як розділення двох процесів: того, що робить рідина зовні, і того, що відбувається всередині самого джгутика. Раніше опір рідини «маскував» внутрішню механіку хвоста, тому вчені не могли зрозуміти, що саме запускає хвилю. Тепер вони ввели поняття «непарного модуля еластичності» — інструмент, який допомагає відокремити активні сили від пасивного опору.
Коли модель випробували на даних людських сперматозоїдів та зелених водоростей (хламідомонад), все зійшлося. Внутрішня активність клітини дійсно створює біжучі хвилі, а пасивна еластичність допомагає ці хвилі стабілізувати, щоб вони не згасали.
Читайте також:
За межами презервативів. Науковці створили безгормональний метод чоловічої контрацепції
