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:

ورشة عمل حول مؤشرات الأداء الرئيسية للطاقة في صناعة النفط والغاز

نظمت إدارة هندسة الصيانة والمشاريع الصغرى بالمؤسسة الوطنية للنفط، “ورشة عمل حول مؤشرات الأداء الرئيسية للطاقة في صناعة النفط والغاز وأهميتها في تقليل الانبعاثات”.

وتناولت الورشة التي قدمها الخبير المتخصص الدكتور أحمد سويدان، “أهمية مؤشرات الأداء الرئيسية للطاقة ومراقبة استهلاكها في الحقول البرية والبحرية، المصافي، الموانئ النفطية، والمصانع البتروكيميائية. كما استعرضت أحدث التجارب العالمية في هذا المجال، مع التركيز على تأثير المؤشرات الإيجابية في خفض الانبعاثات المرتبطة بصناعة النفط والغاز، والمساهمة في تقليل التكاليف السنوية خلال مختلف مراحل الإنتاج”.

وتطرقت الورشة إلى “مؤشرات الاستهلاك العالمي للطاقة، وتطور عمليات الإنتاج والاستهلاك في قطاع النفط والغاز محليًا وعالميًا، بالإضافة إلى الاستثمار في ترشيد استهلاك الطاقة لتحقيق الالتزامات البيئية وفق الاتفاقيات الدولية وتعزيز الاستدامة”.

كما شهدت الورشة “حلقات نقاش موسعة بين المشاركين، تم فيها بحث المشاكل والعراقيل الفنية المتعلقة بهذا الجانب، والحلول المقترحة. وتم استعراض المؤشرات الحالية لاستهلاك الطاقة والحد من الانبعاثات وسبل تطويرها”.

هذا “وشارك في إثراء النقاش خلال الورشة عضو لجنة إدارة شركة البريقة لتسويق النفط، والمدراء العامون لإدارات الإنتاج وتطوير الاحتياطي، ومدراء إدارات هندسة الصيانة والمشاريع الصغرى، والبتروكيماويات والغاز بالمؤسسة، إلى جانب مجموعة من مدراء الإدارات ذات العلاقة والمختصين من شركات القطاع”.

مقالات مشابهة

  • تركيا تتحدى اللوبي الصهيوني
  • التناسليات الحيوانية: تقنية نقل الأجنة من أسرع طرق تحسين السلالات وزيادة الحيوانات
  • كيف تؤثر شخصيات الحيوانات في القصص على مهارات الطفل العقلية؟
  • المركزي الروسي يواصل تخفيض سعر الروبل مقابل العملات الرئيسية
  • ملخص الأسواق.. العوامل الرئيسية المؤثرة على الأسواق المالية
  • تامر كروان: "موسيقى مسلسل لعبة نيوتن استغرق 9 شهور وجعلني أبتعد عن التقليد"
  • المركزي الروسي يخفض سعر صرف الروبل أمام العملات الرئيسية
  • تامر كروان: مسلسل لعبة نيوتن خلاني أبعد عن التقليدية
  • اكتشاف فيروس عملاق يصيب الطحالب في المياه العذبة.. كيف يفيد البيئة؟
  • ورشة عمل حول مؤشرات الأداء الرئيسية للطاقة في صناعة النفط والغاز