Esperma atrapado infringiendo la ley: es decir, la tercera ley del movimiento de Newton
Los pequeños bribones.
Los espermatozoides que desafían la física establecen sus propias reglas.
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Las leyes de la física han sido rotas (o parecen haber sido rotas) por todo tipo de cosas, desde el equilibrio de rocas hasta el apartamento de Seinfeld, y ahora, por el esperma humano. Los últimos infractores desafían la tercera ley del movimiento de Newton, distorsionando sus cuerpos mientras nadan de una manera que no provoca ninguna respuesta de su entorno.
La tercera ley de Newton establece que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza igual y opuesta. En otras palabras, “para cada acción, hay una reacción igual y opuesta”. Sin embargo, para los nadadores biológicos como los espermatozoides, este puede no ser el caso.
En un nuevo estudio, los científicos analizaron las algas Chlamydomonas y datos sobre espermatozoides humanos, identificando interacciones mecánicas no recíprocas, que llaman "elasticidad extraña", que van en contra de la tercera ley de Newton.
Tanto las Chlamydomonas como los espermatozoides utilizan apéndices parecidos a pelos llamados flagelos para moverse. Estos sobresalen de la célula, casi como una cola, y ayudan a impulsarla hacia adelante cambiando de forma a medida que interactúan con el líquido circundante. Lo hacen de forma no recíproca, lo que significa que no provocan una respuesta igual y opuesta de su entorno y, por lo tanto, incumplen la tercera ley de Newton.
Sin embargo, la elasticidad del flagelo no explica completamente cómo la célula puede moverse, que es donde entra en juego la extraña elasticidad. Esto permite a las células mover sus flagelos sin gastar mucha energía en su entorno, que de otro modo suprimiría su motilidad. .
Cuanto mayor sea la puntuación de elasticidad impar de una célula (o módulo elástico impar), más capaz será un flagelo de ondear sin una gran pérdida de energía, por lo que la célula será más capaz de avanzar, de una manera que desafía la física.
Los espermatozoides y las algas no son las únicas células que poseen un flagelo: muchos microorganismos tienen uno (pueden hacer que las bacterias suenen como si estuvieran tocando tambores diminutos), lo que significa que es probable que haya otros infractores de las reglas por descubrir. Ser capaz de comprender y clasificar otras células u organismos capaces de realizar movimientos no recíprocos podría resultar muy útil, dijo a New Scientist el equipo detrás del estudio.
Su enfoque podría incluso ayudar en el diseño de pequeños robots elásticos con la capacidad de romper la tercera ley de Newton, según uno de los autores del estudio, Kenta Ishimoto de la Universidad de Kyoto en Japón.
Además, el módulo elástico impar se puede calcular para cualquier sistema de circuito cerrado, lo que significa que podría aplicarse a una amplia gama de datos biológicos, incluidas las membranas elásticas activas y la dinámica del volumen, explican los autores en su conclusión.
Infringir la ley nunca ha sido tan beneficioso.
El estudio se publica en PRX Life.