Garsusis trečiasis Niutono dėsnis apibendrinamas fraze „jei vienas kūnas kokio nors dydžio jėga paveikia kitą kūną, tai tas kitas kūnas pirmąjį taip pat paveikia tokio pat dydžio priešingos krypties jėga“. Tai reiškia, kad, kai jūs stumiate sieną, siena stumia jus atgal. „Tačiau neseniai fizikai pradėjo tyrinėti mechaniką be trečiojo Niutono dėsnio, – sako Kenta Ishimoto iš Kioto universiteto Japonijoje. – Šiuo atveju, jei stumtelėsite sieną, ji nebūtinai stumtelės atgal – ji gali pabėgti nuo jūsų“.
K. Ishimoto ir jo kolegos norėjo ištirti šią savybę mažyčiuose biologiniuose plaukikuose.
Jie daugiausia dėmesio skyrė žmogaus spermos ląstelėms ir dumbliams Chlamydomonas. Abi šios ląstelės plaukia naudodamos blakstienėles – plonus, į plauką panašius siūlus, kurie išsikiša iš ląstelės pagrindinio kūno. Blakstienėlės yra elastingos ir gali keisti formą, sąveikaudamos su ląstelę supančiu skysčiu. Tai padeda ląstelę varyti į priekį vadinamuoju „neabipusiu“ būdu, t. y. pažeidžia trečiąjį Niutono dėsnį.
Tačiau šio proceso detalės vis dar neaiškios. Mikroskopiniame mastelyje tyrėjai paprastai tikisi, kad skystis išsklaidys didžiąją dalį ląstelės energijos. Dėl to ląstelė neturėtų nukeliauti labai toli – ar net išvis keliauti – kad ir kaip stipriai ji virpintų savo elastingąją blakstienėlę.
Siekdami išsiaiškinti, kaip ląstelėms pavyksta judėti nepaisant šios akivaizdžios kliūties, mokslininkai analizavo spermatozoidų ir dumblių ląstelių blakstienėlių judėjimą plaukimo metu. Jie nustatė, kad šios blakstienėlės turi neįprastą savybę, vadinamą „neįprastuoju“ elastingumu, kuris leidžia joms banguoti aplinkiniam skysčiui neatiduodant pernelyg daug energijos.
Tyrėjai kiekybiškai įvertino „neįprastąjį“ ląstelių elastingumą ir nustatė skaičių, vadinamą „neįprastu elastingumo moduliu“. Kuo šis skaičius didesnis, tuo labiau blakstienėlės gali banguoti, o aplinkinis skystis neslopina jų judėjimo. Dėl to ląstelė gali judėti pirmyn ne abipusiškai.
Clémentas Moreau iš Kioto universiteto, kuris taip pat dirbo prie šio tyrimo, teigia, kad daugelio skirtingų mikroplaukikų nelyginio tamprumo modulio apskaičiavimas galėtų padėti mokslininkams juos klasifikuoti ir išsiaiškinti, ar yra papildomų savybių, padedančių jiems nepaklusti trečiajam Niutono dėsniui.
Šiuo metu nežinome visų mikroskopinių procesų, kurie padeda mažiesiems plaukikams nepaklusti šiam judėjimo dėsniui, sako Piotr Surówka iš Vroclavo mokslo ir technologijų universiteto Lenkijoje. Jis teigia, kad gebėjimas apskaičiuoti nelyginio tamprumo modulį ir panašius skaičius galėtų padėti sukurti „žinyną“ organizmų, kurie geba judėti ne pagal abipusę priklausomybę.
K. Ishimoto sako, kad komandos metodas taip pat galėtų padėti kurti dirbtinius plaukikus, padėdamas mokslininkams sukurti mažus minkštus elastingus robotus, galinčius pažeisti trečiąjį Niutono dėsnį.
Tyrimas skelbiamas „PRX Life“.
Parengta pagal „New Scientist“.
