تدفع الحيوانات المنوية البشرية نفسها عبر السوائل اللزجة باستخدام ذيولها التي تشبه السوط، في تحد لقانون نيوتن الثالث للحركة، وفقا لدراسة جديدة.

ودرس كينتا إيشيموتو، عالم الرياضيات في جامعة كيوتو، وزملاؤه التفاعلات غير المتبادلة في الحيوانات المنوية وغيرها من العناصر البيولوجية المجهرية السبّاحة، لمعرفة كيفية انزلاقها عبر المواد التي ينبغي، من الناحية النظرية، مقاومة حركتها.

وعندما ابتكر نيوتن قوانينه الشهيرة للحركة في عام 1686، سعى إلى شرح العلاقة بين الجسم المادي والقوى المؤثرة عليه باستخدام بعض المبادئ الدقيقة التي اتضح أنها لا تنطبق بالضرورة على الخلايا المجهرية التي تتلوى عبرها السوائل اللزجة.

ويمكن تلخيص قانون نيوتن الثالث على النحو التالي: "لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه". وهذا يدل على تناظر معين في الطبيعة حيث تعمل القوى المتعارضة ضد بعضها البعض. وفي أبسط مثال، يؤدي اصطدام قطعتين من الرخام متساويتين في الحجم أثناء تدحرجهما على الأرض، إلى نقل قوتهما والارتداد بناء على هذا القانون.

إلا أن الطبيعة فوضوية، وليست كل الأنظمة الفيزيائية مقيدة بهذه التناظرات.

ويظهر ما يسمى بالتفاعلات غير المتبادلة في أنظمة جامحة تتكون من أسراب الطيور، وجزيئات في السوائل، والحيوانات المنوية، حيث تظهر تفاعلات غير متماثلة مع الحيوانات خلفها أو مع السوائل التي تحيط بها، ما يشكل ثغرة لقوى متساوية ومعاكسة للتحايل على قانون نيوتن الثالث.

إقرأ المزيد اكتشاف أحد الأسباب الكامنة وراء العقم عند الرجال

وحلل إيشيموتو وزملاؤه بيانات تجريبية عن الحيوانات المنوية البشرية، وقاموا أيضا بوضع نموذج لحركة الطحالب الخضراء، Chlamydomonas، حيث يسبح كلاهما باستخدام سوط رفيع ومرن يبرز من جسم الخلية ويتغير شكله أو يتشوه لدفع الخلايا إلى الأمام.

وعادة ما تعمل السوائل عالية اللزوجة على تبديد طاقة السوط، ما يمنع الحيوانات المنوية أو الطحالب وحيدة الخلية من التحرك كثيرا. ومع ذلك، بطريقة ما، يمكن للسوط المرن أن يدفع هذه الخلايا دون إثارة استجابة من البيئة المحيطة بها.

ووجد الباحثون أن ذيول الحيوانات المنوية وأسواط الطحالب تتمتع بـ "مرونة غريبة"، ما يسمح لهذه الزوائد المرنة بالتحرك دون فقدان الكثير من الطاقة للسائل المحيط.

لكن خاصية المرونة الغريبة هذه لم تفسر الدفع الناتج عن الحركة الموجية للسوط. لذلك، ومن دراسات النمذجة، اشتق الباحثون أيضا مصطلحا جديدا، وهو معامل المرونة الغريب، لوصف الميكانيكا الداخلية للسوط.

وخلص الباحثون إلى أنه "من النماذج البسيطة القابلة للحل إلى الأشكال الموجية السياطية البيولوجية لخلايا Chlamydomonas وخلايا الحيوانات المنوية، قمنا بدراسة معامل الانحناء الفردي لفك رموز التفاعلات الداخلية غير المتبادلة داخل المادة".

ويضيف الفريق أن النتائج يمكن أن تساعد في تصميم روبوتات صغيرة ذاتية التجميع تحاكي المواد الحية، في حين يمكن استخدام أساليب النمذجة لفهم المبادئ الأساسية للسلوك الجماعي بشكل أفضل.

نشرت الدراسة في مجلة PRX Life.

المصدر: ساينس ألرت

المصدر: RT Arabic

كلمات دلالية: اكتشافات بحوث فيزياء الحیوانات المنویة

إقرأ أيضاً:

بمشاركة 30 دولة.. السعودية تستعد لاستضافة أولمبياد الفيزياء الآسيوي

تستضيف المملكة النسخة الـ25 من أولمبياد الفيزياء الآسيوي 2025 «APhO»، خلال الفترة من 4 إلى 12 مايو القادم، في مدينة الظهران، بمشاركة 240 طالبًا وطالبة يمثلون 30 دولة آسيوية.

وتشترك في تنظيم هذا المحفل العلمي الدولي، الذي تستضيفه المملكة للمرة الأولى، وزارة التعليم، ومؤسسة الملك عبدالعزيز ورجاله للموهبة والإبداع (موهبة)، وجامعة الملك فهد للبترول والمعادن، وذلك في مقر الجامعة، برعاية حصرية من شركة أرامكو السعودية.

ويعد أولمبياد الفيزياء الآسيوي أحد أبرز المسابقات العلمية الدولية السنوية الموجهة لطلبة المرحلة الثانوية الموهوبين في مجال الفيزياء، وتشارك فيه الدول الآسيوية التي حققت مراكز متقدمة في الأولمبياد الدولي للفيزياء.

وانطلقت النسخة الأولى من الأولمبياد عام 1999 في إندونيسيا بمشاركة 12 دولة، وتعتمد آلية ترشيح الطلبة المشاركين فيه حسب نتائجهم التراكمية خلال ملتقيات التدريب النظري والعملي، حيث يتم نقلهم من مستوى إلى مستوى وفي المستوى الرابع تحديدًا في التدريب المكثف يتم إجراء اختبارات لتحديد الفريق المشارك.

وشاركت المملكة للمرة الأولى في أولمبياد الفيزياء الآسيوي عام 2012، وتمتلك في رصيدها من هذه المسابقة 16 جائزة دولية، من أصل 854 جائزة حصدها طلابها من الأولمبيادات الدولية والإقليمية، والمنافسات العالمية.

وأكد رئيس اللجنة التنظيمية للأولمبياد بدر المجرذي أن تنظيم المملكة لهذا الحدث العلمي الدولي يُجسد ريادتها في دعم الموهبة والابتكار، ويؤكد ثقة المؤسسات الدولية في قدراتها التنظيمية والمعرفية، ويجسد التقدم النوعي الذي حققته في تعليم العلوم، وتنمية رأس المال البشري، بفضل التكامل الفعّال بين مختلف القطاعات المعنية.

يُذكر أن المملكة نظمت في يوليو من العام الماضي 2024، بالعاصمة الرياض، النسخة الـ56 من أولمبياد الكيمياء الدولي، بمشاركة 333 طالبًا وطالبة، من 90 دولة تمثل قارات العالم كافة، وحظي التنظيم بثناء الجهات والفرق المشاركة بصفتها وجهة عالمية رائدة في مختلف المجالات العلمية.

مقالات مشابهة

  • اليمن تتحدى واشنطن فتح قمرات “ترومان” أمام الاعلام الأمريكي والدولي
  • قصة محرك يعمل بوقود مصنوع من الطحالب لسيارات فولكس فاجن| لماذا توقف المشروع؟
  • إيران تتحدى ترامب بمحطة نووية جديدة وتمويل روسي
  • المملكة تستعدّ لاستضافة أولمبياد الفيزياء الآسيوي 2025
  • 30 دولة تشارك في أولمبياد الفيزياء الآسيوي 2025 بالمملكة
  • بمشاركة 30 دولة.. السعودية تستعد لاستضافة أولمبياد الفيزياء الآسيوي
  • طرق الحماية والوقاية من ضربات الشمس
  • أدلة جديدة تتحدى النظريات حول أصل الماء على الكرة الأرضية
  • بالذكاء الاصطناعي ماذا لو عاد خالد بن الوليد أو نيوتن؟
  • الرئيس الفسطيني: على حماس أن تتحول إلى حزب سياسي يعمل وفق قوانين الدولة