【日本京都大學發現精子在高黏度環境中前進的「奇異彈性」 挑戰牛頓第三運動定律揭示了生物體的精妙適應機制】

綜合外媒報導,日本京都大學研究團隊近期發現,人類精子在微觀世界中展現出令人驚異的游動能力,看似挑戰牛頓第三運動定律,揭示了生物體的精妙適應機制,相關研究成果已發表於《PRX Life》期刊。 該研究團隊發現,精子能在高黏度的液體環境中自由前進,原因在於其尾部具備一種稱為「奇異彈性」(odd elasticity)的特性。研究帶頭人、京都大學數學科學家石元健太(Kenta Ishimoto)解釋,這項特性使精子得以在理論上應該難以前行的黏稠環境中,持續游動。

牛頓第三運動定律指出,「作用力與反作用力大小相等、方向相反」。若以相撞的彈珠為例,兩顆彈珠會因遵循該定律而產生力量的相互傳遞。然而,石元指出,在微觀尺度中,這一定律面臨精子和單細胞藻類(如Chlamydomonas)等微生物的「挑戰」。

透過分析精子的運動方式,研究人員發現,精子的鞭毛在高黏度液體中不僅能有效擺動,且不對稱的運動能最大化前進效率,巧妙地迴避了過多能量損耗。石元團隊進一步提出了「奇異彈性模量」(odd elastic modulus)概念,用以描述精子鞭毛內部的特殊力學特性,解釋其能夠在阻力極高的環境中持續前行。

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