Необычная эластичность помогает сперматозоидам обходить третий закон Ньютона
Японские ученые признали человеческие сперматозоиды «нарушителями» третьего закона Ньютона. По их данным, во время движения они двигаются таким образом, что окружающая среда не влияет на них в соответствии с этим правилом.
Законы механики Ньютон придумал в 1686 году, чтобы объяснить взаимосвязь между физическим объектом и действующими на него силами. Третий закон гласит, что у каждого действия есть равное и противоположное противодействие.
Однако трое специалистов по гидродинамике и математическому моделированию из Киотского университета (Япония) заметили, что сперматозоиды и водоросли Chlamydomonas перемещаются с меньшими усилиями, чем это должно было быть, если бы третий закон Ньютона действовал на них линейно. Результаты работы опубликованы в журнале PRX Life.
Чтобы понять динамику живых клеток в вязкой жидкости, ученые распространили ранее известную концепцию антисимметричных упругих колебаний до нелинейного режима. Заменив в расчетах параметры неизменной формы сперматозоидов на изменяемые (те при движении активно изгибают хвост, занимающий основную часть длины клетки), они смогли получить достаточно необычные результаты для расчета передвижения в вязкой среде: третий закон Ньютона тут не снижал так сильно скорость перемещения, поскольку в момент влияния противодействия на движущуюся клетку ее форма уже успевала измениться так, что это противодействие не тормозило ее так сильно.
Кроме того, чтобы охарактеризовать силы, действующие на сперматозоиды, они ввели новую концепцию — модуль антисимметричной упругости.
Сперматозоиды и водоросли Chlamydomonas (впрочем, не только они) используют жгутики для перемещения. Они совершали волнообразные движения, толкаясь сквозь жидкость. Однако слишком вязкие жидкости, как правило, рассеивают энергию жгутика и замедляют движение. Но этого не происходило.
По мнению специалистов, хвосты сперматозоидов и жгутики водорослей обладают антисимметричной упругостью, которая позволяет им двигаться, не теряя много энергии. Жгутики двигаются определенным образом: они волнообразно изгибаются в ответ на движение жидкости, предотвращая равную и противоположную реакцию и сохраняя энергию своего владельца.
Ученые надеются, что их открытие поможет в разработке маленьких самособирающихся роботов, имитирующих живые материалы. А их методы моделирования можно будет использовать для лучшего понимания основополагающих принципов коллективного поведения.
Telegram 
Дзен 
VK Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
Ученые подтвердили один из самых необычных эффектов Общей теории относительности (ОТО): вращение Земли действительно «увлекает» за собой пространство-время. Новое измерение, выполненное с помощью спутника LARES-2, оказалось примерно в 10 раз точнее предыдущих и еще сильнее ограничило пространство для альтернативных теорий гравитации.
В отличие от микрочастиц, наночастицы не только эффективно проходят барьеры дыхательной системы, но и идут дальше — в мозг человека. До сих пор масштаб смертности от них был неясен. Теперь исследователи выяснили, что она доходит до миллионов человек каждый год.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии