Investigadores han observado que los espermatozoides humanos se desplazan de formas que parecen contradecir una de las leyes fundamentales del movimiento de Newton. Este descubrimiento arroja luz sobre cómo estos nadadores microscópicos navegan a través de fluidos viscosos, desafiando principios de la física de larga data.

La tercera ley del movimiento de Newton, formulada en 1686, establece que «para cada acción, hay una reacción igual y opuesta». Este principio implica una cierta simetría en la naturaleza, donde las fuerzas opuestas se equilibran entre sí. Por ejemplo, cuando dos canicas del mismo tamaño chocan, rebotan, transfiriendo fuerza de una manera predecible.

Sin embargo, la naturaleza caótica del universo significa que no todos los sistemas físicos se adhieren a estas simetrías. Esto es evidente en las interacciones no recíprocas, que ocurren en sistemas complejos como bandadas de pájaros, partículas en fluidos y el movimiento de espermatozoides.

Rompiendo las leyes 

Los espermatozoides y otros nadadores biológicos microscópicos, como las algas unicelulares, generan su propia energía. Esta, agregada al sistema con cada movimiento, los impulsa a través de fluidos de maneras que desafían las fuerzas iguales y opuestas descritas por la tercera ley de Newton.

Como resultado, estos nadadores se mueven de manera asimétrica, creando un resquicio que les permite navegar a través de sustancias que, en teoría, deberían resistir su desplazamiento.

Kenta Ishimoto, científico matemático de la Universidad de Kyoto, y sus colegas han realizado una amplia investigación para comprender cómo los espermatozoides y otros nadadores microscópicos se desplazan en fluidos viscosos. Los resultados fueron publicados en PRX Life.

Los hallazgos revelaron que las colas de los espermatozoides y los flagelos de las algas poseen una «extraña elasticidad». Esta propiedad única les permite a sus apéndices flexibles atravesar los fluidos sin perder mucha energía, impulsando las células hacia adelante.

Además, introdujeron un nuevo término, «módulo elástico impar», para describir la mecánica interna de los flagelos, con el fin de comprender mejor su movimiento.

Importancia 

Estos descubrimientos tienen importantes implicaciones tanto en el campo de la robótica como en la ciencia de materiales. Los resultados del estudio podrían contribuir al diseño de pequeños robots autoensamblables que imiten el comportamiento de materiales vivos. Asimismo, los métodos de modelado desarrollados por los investigadores podrían aplicarse para entender el comportamiento colectivo en diversos sistemas biológicos.