Des spermatozoïdes surpris en train de violer la troisième loi de Newton !
Les lois de la physique ont été violées (ou semblent avoir été violées) par toutes sortes de choses, des pierres en équilibre à l'appartement de Seinfeld, et maintenant, par le sperme humain.
Les récentes découvertes montrent une violation de la troisième loi du mouvement de Newton : en nageant, ces organismes déforment leur structure corporelle d'une manière qui ne génère aucune force réactive de la part de leur environnement.
La troisième loi de Newton stipule que lorsqu'un objet exerce une force sur un second objet, le second objet exerce une force égale et opposée en retour. En d'autres termes, "à chaque action correspond une réaction égale et opposée". Cependant, pour les nageurs biologiques, tels que les spermatozoïdes, cela peut ne pas être le cas.
Dans une nouvelle étude, les scientifiques ont analysé les algues Chlamydomonas et des données sur les cellules de sperme humain, identifiant des interactions mécaniques non réciproques, qu'ils appellent "élasticité étrange", qui contredisent la troisième loi de Newton.
Forme de mouvement
Les Chlamydomonas et les spermatozoïdes se déplacent grâce à des structures filiformes semblables à des poils, connues sous le nom de flagelles. Ces flagelles, qui ressemblent à des queues, s'étendent depuis la cellule et facilitent son mouvement en avant, en modifiant leur forme lorsqu'ils entrent en interaction avec le liquide qui les entoure.
Ils le font d'une manière non réciproque, ce qui signifie qu'ils ne provoquent pas une réponse égale et opposée de l'environnement et, par conséquent, enfreignent la troisième loi de Newton.
Cependant, l'élasticité du flagelle n'explique pas entièrement comment la cellule est capable de se déplacer, et c'est là que l'élasticité étrange entre en jeu. Cela permet aux cellules d'agiter leurs flagelles sans dépenser beaucoup d'énergie avec l'environnement, ce qui autrement supprimerait leur mobilité.
Plus le score d'élasticité étrange d'une cellule (ou module d'élasticité étrange) est élevé, plus un flagelle est capable de s'agiter sans grande perte d'énergie, permettant ainsi à la cellule d'avancer d'une manière qui défie la physique.
Les spermatozoïdes et les algues ne sont pas les seules cellules à posséder un flagelle - de nombreux micro-organismes en ont un (ils peuvent faire sonner les bactéries comme si elles jouaient de petits tambours) - ce qui signifie qu'il est probable qu'il existe d'autres contrevenants à découvrir.
Être capable de comprendre et de classer d'autres cellules ou organismes capables de mouvements non réciproques pourrait être très utile, a déclaré l'équipe responsable de l'étude.
Leur approche pourrait même aider à concevoir de petits robots élastiques capables de briser la troisième loi de Newton, selon l'un des auteurs de l'étude, Kenta Ishimoto, de l'Université de Kyoto, au Japon.
De plus, le module d'élasticité étrange peut être calculé pour tout système en circuit fermé, ce qui signifie qu'il peut être appliqué à un large éventail de données biologiques, y compris des membranes élastiques actives et une dynamique de masse, expliquent les auteurs dans leur conclusion. Il n'a jamais été aussi bénéfique d'enfreindre la loi.
Référence de l'article :
Ishimoto K., Moreau C., Yasuda K. Odd Elastohydrodynamics: Non-Reciprocal Living Material in a Viscous Fluid. PRX Life (2023).