Умение плавать жизненно важно для многих живых существ. Как именно они это делают, хорошо изучено на примере крошечных микроорганизмов (где все решают законы вязкости) и крупных животных (где главную роль играет инерция).
Но есть промежуточный или мезоуровень, где все устроено сложнее. Здесь на организмы действуют различные физические силы, а их тела постоянно меняют форму. Все это вместе очень трудно просчитать.
Для исследования процессов в этой области ученые из университета Аалто (Финляндия) взяли крошечное ракообразное — артемию (Artemia salina). В процессе наблюдения выяснилось, что главный секрет ее передвижения — в нарушении эффекта симметрии обращения времени.
Симметрия обращения времени означает, что если снять на видео, как плавают бактерии, то при воспроизведении фрагмента в прямом или обратном порядке движение бактерий будет выглядеть по-разному. Оказалось, что чем сильнее артемия нарушает эту механику, тем лучше она плавает и тем выше ее двигательная сила. Ученым впервые удалось напрямую измерить эти показатели у живых организмов.
Во время плавания артемия изгибает суставчатую часть своей антенны, описывая восьмерку. Количественно оценить и измерить диапазон этих движений ученым удалось с помощью анализа кадров с помощью машинного обучения. Им также удалось специальным датчиком измерить силу, воздействующую на артемию. Результаты опубликованы в журнале Communications Physics.
Полученные знания физики плавания на мезоуровне может помочь инженерам в будущем создавать и программировать так называемых мезороботов, которых можно использовать в таких областях, как медицина. Такие роботы смогут доставлять лекарства в определенную точку организма, например, при химиотерапии прямо в опухоль, не отравляя весь организм. Размер таких мезороботов больше, чем нанороботов и они смогут доставлять большие дозы лекарств.
Ранее Наука Mail рассказала, что ученым удалось выявить у микроскопических паразитов уникальный белок, необходимый для выживания и передачи возбудителя малярии.
