日本京都大学的研究团队发现,精子在微观环境中的运动能力令人惊叹,看似不符合牛顿第三运动定律,实则揭示了独特的生物运动机制。

据科学新闻网站《Science Alert》报道,团队研究发现,精子能在高黏度液体中灵活前行,其尾部具备的“奇异弹性”(odd elasticity)是关键。项目负责人、京都大学数学科学家石元健太(Kenta Ishimoto)指出,这种弹性帮助精子在高阻力的环境中顺利游动,而不会被困住。

牛顿第三运动定律表明,“作用力与反作用力大小相等、方向相反”。举例来说,两颗相撞的弹珠会按照该定律发生相应的反弹。然而,精子和一些微生物,如单细胞藻类(Chlamydomonas),则展现出特殊的运动模式,似乎并不完全遵循这一法则。

研究进一步揭示,精子和单细胞藻类能通过鞭毛在高黏度液体中自如游动。其鞭毛产生的不对称力让它们在周围液体中推进,而不会因过多反作用力而停滞。为解释这一特性,研究团队提出了“奇异弹性模量”(odd elastic modulus)概念,以描述鞭毛的力学特性。

这一发现不仅加深了人们对生物运动的理解,还为微型机器人设计提供了新思路。相关研究已发表于《PRX Life》期刊。

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