مباشر
أين يمكنك متابعتنا

أقسام مهمة

Stories

28 خبر
  • رياضة
  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا
  • فيديوهات
  • رياضة

    رياضة

  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

    العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

  • فيديوهات

    فيديوهات

  • حرب الخليج

    حرب الخليج

تتحدى قوانين نيوتن!.. اكتشاف آلية جديدة تستخدمها الحيوانات المنوية

يمكن للحيوانات المنوية البشرية أن تسبح بسهولة مدهشة عبر سوائل عالية اللزوجة، في تحد صارخ لقانون نيوتن الثالث للحركة.

تتحدى قوانين نيوتن!.. اكتشاف آلية جديدة تستخدمها الحيوانات المنوية
Gettyimages.ru

وهذا الاكتشاف المثير دفع فريقا بحثيا بقيادة العالم الرياضي كينتا إيشيموتو من جامعة كيوتو إلى دراسة حركات هذه الكائنات المجهرية قبل عدة سنوات، محاولين فهم كيفية تمكنها من الانسياب في وسط لزج كان من المفترض نظريا أن يقاوم حركتها.

وتعود جذور هذا اللغز إلى عام 1686 عندما وضع إسحاق نيوتن قوانينه الشهيرة للحركة، التي صاغ فيها العلاقة بين الأجسام المادية والقوى المؤثرة عليها. لكن يبدو أن هذه القوانين التي تصلح للأجسام الكبيرة لا تنطبق بنفس الدقة على الخلايا المجهرية التي تتحرك في سوائل لزجة.

ويعرف قانون نيوتن الثالث بأنه "لكل فعل رد فعل مساو في المقدار ومعاكس في الاتجاه"، وهو مبدأ يعكس تناظرا طبيعيا في القوى المتضادة. فمثلا، عندما تصطدم كرتان متساويتان في الحجم، فإنهما تتبادلان القوة بنفس المقدار ولكن في اتجاهين متعاكسين.

لكن عالم الكائنات المجهرية يخضع لقواعد مختلفة. فالحيوانات المنوية على سبيل المثال، تتحرك في أنظمة غير متوازنة، حيث تضيف حركة ذيولها طاقة مستمرة للنظام. وهذا الاختلاف الجوهري يخلق حالة من "التفاعلات غير المتبادلة" (non-reciprocal interactions) التي تسمح لهذه الكائنات بالتحرك دون أن تخضع تماما لقانون الفعل ورد الفعل التقليدي.

ونشر فريق إيشيموتو دراسة مفصلة حللوا فيها بيانات تجريبية عن حركة الحيوانات المنوية البشرية، كما قاموا بنمذجة حركة الطحلب الأخضر المعروف باسم "كلاميدوموناس". ووجد الفريق أن هذه الكائنات تستخدم سياطا مرنة تبرز من أجسامها الخلوية، تتغير أشكالها بشكل ديناميكي لتوليد قوة دافعة.

والسياط هي بنية سطحية لخلايا حقيقيات النوى أو بدائيات النوى تساعدها على الحركة في الوسط السائل أو على سطح وسط جامد.

والمثير للدهشة أن هذه السياط تتمتع بما أطلق عليه الباحثون "مرونة غريبة"، تمكنها من الحركة في السوائل اللزجة دون أن تبدد طاقتها في الوسط المحيط.

ولمزيد من الفهم، طور الفريق مفهوما رياضيا جديدا أطلقوا عليه اسم "معامل المرونة الغريب"، لوصف الميكانيكا الداخلية المعقدة لهذه السياط.

وتكمن أهمية هذه الاكتشافات في تطبيقاتها الواسعة، بدءا من تصميم روبوتات مجهرية ذاتية التجميع تحاكي الكائنات الحية، ووصولا إلى فهم أعمق لمبادئ السلوك الجماعي في الأنظمة البيولوجية. كما تفتح هذه النتائج آفاقا جديدة في دراسة الأنظمة الفيزيائية التي تخرج عن نطاق القوانين الكلاسيكية، ما قد يقود إلى تطوير مفاهيم جديدة في ديناميكا الموائع المجهرية والفيزياء الحيوية.

نشرت الدراسة في مجلة PRX Life. 

المصدر: ساينس ألرت

التعليقات

وزير الشتات الإسرائيلي: سوريا "غزة المقبلة والحرب معها حتمية"

"ذات مصداقية متدنية".. استخبارات واشنطن كانت تشكك بتقارير إسرائيل بشأن تهديد إيراني باغتيال ترامب

"الفخ التركي".. "صفقة" ترامب السرية مع أردوغان ضد إسرائيل واستعداد أنقرة للعب دور أكبر في لبنان

تحذير خطير من نائب أمريكي: مخزون البنتاغون من الصواريخ ينفد ويهدد قدرتنا على الردع (فيديو)

تهريب ترامب من تركيا: مسؤولون يكشفون تفاصيل

تاكر كارلسون يحذر من دفع واشنطن نحو حرب عالمية تؤدي لتدمير الولايات المتحدة

"تعليمات جديدة".. الجيش الإسرائيلي ينفذ أول عملية اغتيال بتفويض من رئيس الأركان (فيديو)

حماس: سنشارك في الانتخابات الفلسطينية ضمن أوسع ائتلاف وطني ممكن (فيديو)

لبنان وإسرائيل اتفقا على ترشيح 4 دول للتحقق من نزع سلاح حزب الله

عراقجي لفرنسا: كفى محاضرات في حقوق الإنسان وموقفكم نفاق صارخ ومحرج

"تسنيم" تنشر صورا فضائية ترصد آثار الهجمات الإيرانية على "العمود الفقري لأمريكا" في المنطقة (صور)

لافروف: بروكسل تتبع مسارا خطيرا بإعلان السفن "أسطول ظل".. وموسكو ستختار أهدافها للرد