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 Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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.
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.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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