رمزگشایی از حرکت اسپرم؛ قانون سوم نیوتن را نقض می‌کند
تاریخ انتشار: ۹ آبان ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۸۹۹۶۵۳۹
سلول‌های اسپرم و برخی دیگر از میکروارگانیسم‌ها با تغییر شکل بدن خود، به‌گونه‌ای شنا می‌کنند که قانون سوم حرکت نیوتن نقض می‌شود. حالا دانشمندان قدمی دیگر به پاسخ این پرسش نزدیک شده‌اند: این موجودات چگونه چنین کاری انجام می‌دهند؟
به گزارش دیجیاتو، قانون سوم حرکت نیوتن را می‌توان در این جمله خلاصه کرد: «برای هر عمل، یک عکس‌العمل برابر و در جهت مخالف وجود دارد.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!
اما به‌تازگی فیزیکدانان شروع به بررسی مکانیک حالت‌هایی از حرکت کرده‌اند که قانون سوم نیوتن در آنها دخیل نیست. «کنتا ایشیموتو» (Kenta Ishimoto) و همکارانش در دانشگاه کیوتو ژاپن با همین رویکرد مکانیکی را توسعه داده‌اند که می‌تواند حرکت عجیب سلول‌های اسپرم و برخی سلول‌های دیگر در مایعات ویسکوز را توضیح دهد.
حرکت موجی اسپرم نمونه‌ای از یک الاستیسیته نامتقارن است که قانون سوم نیوتن را می‌کشند.
Ishimoto, K. , Moreau, C. , & Yasuda, K. (۲۰۲۳) ناشناخته‌های حرکت اسپرم
جنبندگی یکی از خصوصیات اصلی سیستم‌های زنده است؛ از تک‌سلولی‌ها تا گروه پرندگان و جمعیت انسان‌ها. جنبندگی در دهه‌های اخیر توجه بسیاری از فیزیکدانان را به خود جلب کرده است. پژوهش‌های این حوزه پیوندی بین فیزیک آماری، بیوفیزیک و مکانیک محیط‌های پیوسته برقرار می‌کنند.
یکی از خصوصیات کلیدی سیستم‌های جنبنده زنده این است که انرژی شیمیایی را به نیروهای مکانیکی تبدیل می‌کنند. به عبارت دیگر، یک جنبنده می‌تواند قوانین ترمودینامیک را کنترل کند. درنتیجه وقتی این سیستم‌ها را به‌صورت باز درنظر بگیریم، قانون سوم نیوتن نقض می‌شود.
علت نقض قانون سوم نیوتن این است که واحد‌های فعال کوچک درون سیستم، تمام سیستم (جنبنده زنده) را به حرکت درمی‌آورند. این مانند حالتی است که شما درون یک ساختمان یک دیوار را رو به جلو هل دهید و این دیوار – و درنتیجه کل ساختمان – واقعاً به حرکت درآید.
فیزیکدانان این مکانیک را الاستیسیته تکی (odd elasticity) یا نامتقارن می‌نامند. در این نوع الاستیسیته، تعامل سلول با محیط اطراف یک‌طرفه است و قانون سوم نیوتن را نقض می‌کند.
ایشیموتو و همکارانش با استفاده از روابط مکانیکی الاستیسیته تکی، مدلی را برای حرکت ریزشناگر‌ها توسعه داده‌اند. نتایج این مطالعه پیش از انتشار، در وبسایت arXiv در دسترس است.
آنها برای آزمایش مدل خود از داده‌های تجربی حرکت سلول‌های اسپرم و جلبک سبز کلامیدوموناس (Chlamydomonas) استفاده کرده‌اند. این میکروارگانیسم‌ها زایده‌های دم‌مانندی به نام تاژک یا فلاژل دارند که با حرکات موجی خود باعث حرکت اسپرم می‌شوند.
این امواج با ضربه‌های واحد‌های «موتور حرکتی» درون سلول ایجاد می‌شوند. انرژی این ضربات از واکنش‌های شیمیایی درون موتور حرکتی آزاد می‌شود. درنتیجه یک الاستیسیته تکی ایجاد می‌شود که با قانون سوم نیوتن سازگار نیست.
طبق گفته‌های پژوهشگران، مدل آنها به‌خوبی از توضیح این حرکات برآمده است. این می‌تواند ما را یک قدم به حل معمای حرکت عجیب اسپرم و میکروارگانیسم‌های دم‌دار نزدیک کند. همچنین فهم این مکانیسم حرکتی می‌تواند ساخت ربات‌هایی را که با شکستن قانون سوم نیوتن حرکت می‌کنند، برای دانشمندان امکان‌پذیر کند.
منبع: فرارو
کلیدواژه: سلول های اسپرم قیمت طلا و ارز قیمت موبایل
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت fararu.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «فرارو» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۸۹۹۶۵۳۹ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
فناوری جدیدی برای دیدن درون سلول‌های سرطانی
پژوهشگران فناوری جدیدی را توسعه داده‌اند که با آن می‌توانند محتویات چربی یا همان لیپیدهای موجود در سلول‌های سرطانی را مشاهده و مطالعه کنند.
به گزارش مشرق، دانشمندان فناوری تصویربرداری جدیدی را ابداع کرده‌اند که به آنها اجازه می‌دهد تا درون یک سلول سرطانی را به صورت زنده ببینند و نحوه تعامل آن با محیط اطراف خود را مشاهده کنند.
به نقل از آی‌ای، این تیم به رهبری دانشگاه ساری(Surrey) در انگلیس به دنبال مشاهده و مطالعه محتوای چربی‌های(لیپیدها) موجود در سلول‌های سرطانی بود.
لیپیدها اجزای کلیدی سلول‌ها هستند و به سلول‌های سرطانی اجازه رشد، تکثیر و متاستاز را می‌دهند.
این تکنیک با همکاری کالج دانشگاهی لندن توسعه یافته است و شرکت داروسازی GSK و شرکتهای یوکوگاوا(Yokogawa) و سایکس(Sciex) نیز در آن مشارکت داشته‌اند.
نظارت بر محتوای چربی سلول‌ها
با استفاده از سیستم شرکت یوکوگاوا به نام SS۲۰۰۰، سلول‌های سرطانی منفرد از یک ظرف کشت شیشه‌ای نمونه‌برداری شد. این سیستم نوآورانه سلول‌های زنده منفرد را با استفاده از لوله‌های کوچک استخراج می‌کند و امکان تجزیه و تحلیل دقیق را فراهم می‌کند. عرض این لوله‌ها به سختی ۱۰ میکرومتر، یعنی نصف قطر نازک‌ترین موی انسان است.
در مرحله بعد، این سلول‌ها با رنگ فلورسنت رنگ‌آمیزی شدند. این کار به پژوهشگران امکان داد تا قطرات لیپید را در طول آزمایش بررسی کنند.
سپس این تیم با محققان شرکت Sciex برای ایجاد یک رویکرد جدید طیف‌سنجی جرمی همکاری کرد. این روش به آنها اجازه می‌داد لیپیدها را بشکنند و ساختار واقعی سلول را تعیین کنند.
سرانجام کل این فرآیند به مشاهده چگونگی تکامل سلول‌های سرطانی در پاسخ به تغییرات محیط اطراف منجر شد.
یوهانا فون گریشتن از دانشکده شیمی و مهندسی شیمی دانشگاه ساری گفت که مشکل سلول‌های سرطانی این است که هیچ دو سلولی شبیه به هم نیستند.
وی افزود: این امر طراحی یک درمان خوب را سخت‌تر می‌کند، زیرا برخی سلول‌ها همیشه بیش از سایرین در برابر درمان مقاومت می‌کنند. با این حال، همیشه ثابت شده است که مطالعه سلول‌های زنده پس از حذف آنها از محیط طبیعی، با جزئیات کافی برای درک واقعی آرایش آنها دشوار است. به همین دلیل بسیار هیجان انگیز است که بتوانیم سلول‌های زنده را زیر میکروسکوپ نمونه‌برداری کنیم و محتوای چربی آنها را یک به یک بررسی کنیم.
به گفته پژوهشگران این یافته‌ها می‌توانند بینشی در مورد چگونگی واکنش سلول‌ها به تشعشع ارائه دهند.
پژوهشگران همچنین از این رویکرد تازه کشف شده برای تجزیه و تحلیل مولکول‌های چرب لیپیدی در چندین سلول سرطانی استفاده کردند. جالب توجه است که آنها تفاوت‌هایی را در نمایه لیپیدی سلول‌های مختلف شناسایی کردند.
کارلا نیومن معاون مدیر بخش تصویربرداری سلولی و دینامیک در GSK در یک بیانیه مطبوعاتی گفت: روش جدید ما راه را برای مطالعه سلول‌های سرطانی با جزئیاتی که قبلاً ندیده‌ایم، هموار می‌کند. یک روز نیز ممکن است بتوانیم ببینیم که چگونه سلول‌های سرطانی با همسایگان خود ارتباط برقرار می‌کنند. این می‌تواند درمان‌های جدید و هدفمندتری را فراهم کند.
این تکنیک می‌تواند بینش‌های ارزشمندی در مورد چگونگی پاسخ انواع سرطان به درمان‌ها ارائه دهد. همچنین می‌تواند به پزشکان در درک تأثیر تابش و تشعشع بر سلول‌ها کمک کند، به ویژه اینکه چگونه برخی از سلول‌های سرطانی در برابر پرتودرمانی مقاومت می‌کنند. این مقاومت ممکن است به عود سرطان منجر شود.
درک عمیق‌تر از بیولوژی سرطان می‌تواند به توسعه درمان‌های مؤثرتری در آینده منجر شود.
علاوه بر این، پژوهشگران بیان می‌کنند که مطالعه لیپیدها داخل سلول‌های منفرد ممکن است به بخش‌های مختلف سلامت از جمله ایمنی و بیماری‌های عفونی نیز کمک کند.
این یافته‌ها در مجله Analytical Chemistry منتشر شده است.
حمله به نمازگزاران در گذره هرات افغانستان/ ۶ نفر شهید شدند