精子向前运动(怎样增加向前运动精子)

牛顿第三定律指出，当一个物体对第二个物体施加力时，第二个物体也会施加一个大小相等且方向相反的力。

换句话说，对于每一个动作而言，都会有一个相等且相反的反应。

在这种情况下，如果我们要在一个粘液中移动的话，我们的能量很快就会耗尽——想象一下尝试在蜂蜜池中游泳。

然而，精子实际上就是在这种环境中移动，而且它们从出发直至到达卵子所在的位置，需要移动15厘米左右，这样的距离对于精子来说是天文数字。

那么它们是如何在粘液中完成这一壮举的呢？

新研究指出，实际上精子并不遵守牛顿第三定律，它们在最粘稠的液体也能毫不费力地滑动。

在这项新的研究中，科学家分析了衣藻和人类精子细胞的数据，发现了它们以一种非互惠的方式与周围环境相互作用。

所谓的非互惠相互作用是指在不规则系统中，运动主体的运动方式与它们身后的动物或它们周围的液体表现出不对称的相互作用，形成了相等和相反的力的漏洞——不同于牛顿第三定律——该定律只适用于规则的系统。

比较典型的是鸟群，它们会产生自己的能量，这些能量会随着翅膀的每次拍动而添加到系统中，因此系统被推力远离平衡，所以规则系统的定律不适用。

研究人员模拟了衣藻和人类精子细胞的运动——两者都使用细而弯曲的鞭毛游泳，这些鞭毛从细胞体伸出并改变形状或变形，以驱动细胞前进。

正常情况下，高粘性液体会消耗鞭毛的能量，从而阻止精子或单细胞藻类的移动太多。然而在它们的非互惠方式中，弹性鞭毛可以推动这些细胞前进，而不会引起周围环境的反作用力。

科学家称鞭毛的这种情况为“奇怪弹性”，因为这并不能完全解释细胞如何能够移动。

也正因为如此，在他们的建模研究中，研究人员还衍生出了一个新术语，即奇弹性模量，用来描述鞭毛的内部力学。

细胞的奇弹性模量越高，鞭毛就越有能力在没有大量能量损失的情况下波动，因此细胞能够更好地向前移动——以一种违反物理学的方式。

研究人员总结道：“从可解的简单模型到衣藻和精子细胞的生物鞭毛波形，我们研究了奇弹性模量，以破译材料内的非局域、非互惠的内部相互作用。”

“这些发现可能有助于设计模仿生物材料的小型自组装机器人，而建模方法可用于更好地理解集体行为的基本原理。”

研究结果发表在《PRX Life》杂志上。

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