Captan espermatozoides infringiendo la tercera ley de Newton
Las leyes de la física han sido quebrantadas (o parecen haber sido quebrantadas) por todo tipo de cosas, desde piedras de equilibrio hasta el piso de Seinfeld, y ahora por espermatozoides humanos.
Los últimos infractores desafían la tercera ley del movimiento de Newton, distorsionando sus cuerpos mientras nadan de forma que no provocan ninguna reacción del entorno.
La tercera ley de Newton dice que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce una fuerza igual y opuesta hacia atrás. 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 algas Chlamydomonas y datos sobre espermatozoides humanos, identificando interacciones mecánicas no recíprocas, que denominan "elasticidad extraña", que contradicen la tercera ley de Newton.
Forma de movimiento
Tanto las Chlamydomonas como los espermatozoides utilizan unos apéndices similares a pelos, llamados flagelos, para desplazarse. Éstos sobresalen de la célula, casi como una cola, y ayudan a impulsarla hacia delante, cambiando de forma a medida que interactúan con el fluido circundante.
Sin embargo, la elasticidad del flagelo no explica totalmente cómo la célula es capaz de moverse, y ahí es donde entra en juego la elasticidad extraña. Permite a las células mover sus flagelos sin gastar demasiada energía en su entorno, que de otro modo suprimiría su movilidad.
Cuanto mayor es la puntuación de elasticidad extraña de una célula (o módulo de elasticidad extraña), mayor es la capacidad de un flagelo para contonearse sin mucha pérdida de energía, por lo que la célula es más capaz de avanzar, de una forma que desafía a la física.
Los espermatozoides y las algas no son las únicas células que tienen flagelos. Muchos microorganismos también los tienen (pueden hacer que las bacterias suenen como si estuvieran tocando pequeños tambores), lo que significa que es probable que aún queden por descubrir otras células que rompan las reglas.
Ser capaces de comprender y clasificar otras células u organismos capaces de realizar movimientos no recíprocos podría ser muy útil, afirma el equipo responsable del estudio.
Según uno de los autores del estudio, Kenta Ishimoto, de la Universidad de Kioto (Japón), su planteo podría incluso ayudar a diseñar pequeños robots elásticos capaces de romper la tercera ley de Newton.
Es más, el módulo de elasticidad impar puede calcularse para cualquier sistema de bucle cerrado, lo que significa que puede aplicarse a una amplia gama de datos biológicos, incluidas las membranas elásticas activas y la dinámica de masas, explican los autores en su conclusión. Infringir la ley nunca ha sido tan beneficioso.
Referencia de la noticia:
Ishimoto K., Moreau C., Yasuda K. Odd Elastohydrodynamics: Non-Reciprocal Living Material in a Viscous Fluid. PRX Life (2023).