Πρόσφατη μελέτη που διεξήχθη από τον Kenta Ishimoto, μαθηματικό επιστήμονα στο Πανεπιστήμιο του Κιότο, και την ομάδα του, αμφισβήτησε τον τρίτο νόμο του Νεύτωνα για την κίνηση, όπως αυτός ισχύει για μικροσκοπικούς βιολογικούς κολυμβητές, όπως τα ανθρώπινα σπερματοζωάρια και τα μονοκύτταρα φύκια.
Ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα αναφέρει ότι για κάθε δράση, υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Έτσι, δημιουργεί μια συμμετρία στη φύση. Ωστόσο, ορισμένα χαοτικά συστήματα, όπως τα σπερματοζωάρια που κολυμπούν, παρουσιάζουν μη αμοιβαίες αλληλεπιδράσεις, όπου αυτές οι συμμετρίες διαταράσσονται.
Στη μελέτη, ο Ishimoto και οι συνεργάτες του εξέτασαν πειραματικά δεδομένα για το ανθρώπινο σπέρμα και μοντελοποίησαν την κίνηση των πράσινων φυκιών, Chlamydomonas, τα οποία κινούνται χρησιμοποιώντας λεπτές, εύκαμπτες ουρές.
Αυτές οι ουρές παραμορφώνονται για να προωθήσουν τα κύτταρα προς τα εμπρός, ακόμη και σε ιδιαίτερα ιξώδη υγρά που θα έπρεπε να εμποδίζουν την κίνησή τους. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι οι ουρές των σπερματοζωαρίων και οι αντίστοιχες των φυκιών διαθέτουν μια “περίεργη ελαστικότητα”, που τους επιτρέπει να κινούνται χωρίς να χάνουν πολλή ενέργεια στο περιβάλλον υγρό.
Έκαναν λάθος για την ηλικία της Σελήνης, νόμιζαν ότι είναι εκατομμύρια χρόνια νεότερη
Ωστόσο, αυτή η περίεργη ελαστικότητα από μόνη της δεν θα μπορούσε να εξηγήσει την κυματοειδή κίνηση που προωθεί κύτταρα όπως αυτά στα σπερματοζωάρια. Μέσω μελετών μοντελοποίησης, οι ερευνητές εισήγαγαν μια νέα έννοια που ονομάζεται “περίεργο μέτρο ελαστικότητας” (odd elastic modulus) για να περιγράψουν την εσωτερική μηχανική αυτών των ουρών.
Με την αποκρυπτογράφηση αυτών των μη τοπικών, μη αμοιβαίων εσωτερικών αλληλεπιδράσεων στο εσωτερικό του υλικού, η μελέτη όχι μόνο ρίχνει φως στη μοναδική κίνηση των μικροσκοπικών βιολογικών κολυμβητών, αλλά επιφυλάσσει και πιθανές εφαρμογές. Τα ευρήματα θα μπορούσαν να συμβάλουν στο σχεδιασμό μικρών, αυτοσυναρμολογούμενων ρομπότ που μιμούνται ζωντανά υλικά.
Επιπλέον, οι μέθοδοι μοντελοποίησης που χρησιμοποιήθηκαν στη μελέτη προσφέρουν πληροφορίες για την κατανόηση των υποκείμενων αρχών της συλλογικής συμπεριφοράς σε διάφορα συστήματα.
