Die Studie legt nahe, dass Spermien dem Newtonschen Gesetz widersprechen

Jede Aktion erzeugt eine gegenteilige Reaktion: Das Gesetz der Bewegung bleibt auch mehr als drei Jahrhunderte später in Kraft. Allerdings verließ sich der Physiker Isaac Newton nicht auf die Strategie menschlicher Gameten, die in einer viskosen Flüssigkeit schwimmen und dabei nur minimale Energie verbrauchen. Das dritte Bewegungsgesetz von Isaac Newton (1643-1727), das das Verhalten von Kräften beschreibt, besagt, dass in der natürlichen Welt jede Aktion eine gleiche und entgegengesetzte Reaktion hervorruft. Mit anderen Worten: Interagierende Objekte üben immer gleiche und entgegengesetzte Kräfte aufeinander aus. Eine aktuelle Studie, die in der Fachzeitschrift PRX Life veröffentlicht wurde, legt jedoch nahe, dass menschliche Spermien einem 1686 aufgestellten physikalischen Gesetz widersprechen. Mit ihren peitschenförmigen Schwänzen bewegen sie sich durch klebrige Flüssigkeiten, um keine Reaktion bei den Menschen in ihrer Umgebung hervorzurufen . Das Team unter der Leitung von Kenta Ishimoto, einer Mathematikerin an der Universität Kyoto, untersuchte nicht-reziproke mechanische Wechselwirkungen zwischen Spermien und anderen schwimmenden Mikroorganismen wie der Alge Chlamydomonas, die dünne, flexible Flagellen verwenden, um sich durch Materialien voranzutreiben und ihre Form zu ändern theoretisch. Widerstand gegen seine Bewegung. Ein Modell für kleine, supermobile Roboter? Da sie keine gleiche und gegensätzliche Reaktion auf ihre Umgebung hervorrufen, bewegen sich diese mikroskopisch kleinen Schwimmer sehr effizient, ohne viel Energie zu verbrauchen. Die Forscher nannten dieses Phänomen „seltsame Elastizität“. Da die Flagellenelastizität allein jedoch die Zellbewegung nicht vollständig erklären würde, leiteten die Forscher den Begriff „individueller Elastizitätsmodul“ ab. Mithilfe mathematischer Modelle versuchten wir, die internen Mechanismen des Flagellums zu beschreiben: „Anhand einfacher Modelle, die sich auf die biologischen Flagellenwellenformen von Chlamydomonas und Spermien reduzieren lassen, untersuchten wir den einzigartigen Elastizitätsmodul, um nicht-lokale, nicht-reziproke interne Wechselwirkungen innerhalb des Materials zu entwirren.“ „, erklärt die Studie. Die Analyse führt uns zu dem Schluss, dass je größer die einzigartige Elastizität der Zelle (einzigartiger Elastizitätsmodul) ist, desto größer ist die Fähigkeit ihrer Flagellen, sich mit minimalem Energieverbrauch zu bewegen, was praktisch gegen die Gesetze der klassischen Physik verstößt. Diese Entdeckung beschränkt sich nicht nur auf Spermien und Algen: Viele einzellige Organismen haben auch Geißeln, daher ist es möglich, dass es weitere Beispiele für ähnliches Verhalten gibt. Als praktische Anwendung schlagen Ishimoto und sein Team vor, dass die Ergebnisse der Studie bei der Entwicklung von Mikrorobotern nützlich sein könnten die biologische Materialien imitieren, sowie zum Verständnis der Prinzipien hinter kollektivem Verhalten. Autor: Felipe Espinoza Wang

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