W 1977 roku fizyk Edward Purcell
oszacował, że popchnięta bakteria
zatrzyma się w ciągu milionowej części sekundy.
Przez ten czas przebędzie drogę
równą szerokości pojedynczego atomu.
Podobnie jest w przypadku plemnika
i wielu innych mikrobów.
Ma to związek z ich małymi rozmiarami.
Mikroby żyją w świecie nam obcym,
gdzie przemierzenie kilku centymetrów w wodzie
jest nie lada sztuką.
Dlaczego rozmiar ma taki wpływ na pływaka?
Co sprawia, że świat plemnika
tak bardzo rózni się
od świata kaszalota?
By się tego dowiedzieć,
trzeba zagłębić się w fizyce płynów.
Można to sobie wyobrazić następująco:
załóżmy, że pływasz w basenie.
Ty i masa cząsteczek wody,
które przewyższają cię liczebnie
tysiąc trylionów do jednego.
Łatwo się przez nie przepchnąć
wielkiemu ciału,
ale gdybyśmy byli bardzo mali,
powiedzmy rozmiaru cząsteczki wody,
byłoby to jak pływanie
w basenie pełnym ludzi.
Zamiast sunąć pomiędzy
małymi cząsteczkami,
teraz każda cząsteczka wody
jest jak inna osoba, obok której trzeba się przepchnąć,
by gdziekolwiek dotrzeć.
W 1883 r. fizyk Osborne Reynolds odkrył,
że istnieje prosta liczba,
pozwalająca oszacować zachowanie płynów.
Zwana jest Liczbą Reynoldsa
i zależy od prostych właściwości,
na przykład rozmiaru pływaka,
jego prędkości,
gęstości i lepkości płynu.
Oznacza to,
że stworzenia różnych rozmiarów
zamieszkują bardzo różne środowiska,
Z uwagi na duże rozmiary,
kaszalot zamieszkuje
świat dużych liczb Reynoldsa.
Pojedynczym ruchem ogona
może przepłynąć niesamowity dystans.
Tymczasem nasze plemniki
zamieszkują niskie wartości liczby Reynoldsa.
Jeśli plemnik przestałby poruszać ogonkiem,
nie minąłby nawet pojedynczego atomu.
Żeby wyobrazić sobie, jak to jest być plemnikiem,
trzeba sprowadzić się
do liczby Reynoldsa.
Wyobraź sobie, że pływasz w wannie z melasą
ruszając rękami tak powoli,
jak minutowa wskazówka zegara
i już masz pojęcie,
na jakie przeciwności trafia plemnik.
Jak mikrobom udaje się gdziekolwiek dotrzeć?
Niektóre nawet nie próbują.
Czekają, aż pokarm sam podpłynie.
Coś jak leniwa krowa,
która czeka, aż odrośnie trawa pod pyskiem.
Wiele mikrobów jednak pływa
i to tu mają miejsce niesamowite adaptacje.
Jedną ze sztuczek
jest deformowanie kształtu wiosła.
Zmyślnie je wyginając,
tworzą większy opór przy uderzeniu
niż uderzeniu powrotnym.
Organizmy jednokomórkowe, jak pantofelek,
potrafią przebrnąć
przez natłok cząsteczek wody.
Jest jeszcze inne genialne rozwiązanie,
rozwinięte u bakterii i plemników.
Zamiast machać wiosełkami w przód i w tył,
zawijają je jak korkociąg.
Tak jak korkociąg w butelce wina
zamienia ruch obrotowy na ruch postępowy,
tak te małe stworzenia skręcają spiralne ogonki,
by móc poruszać się do przodu
w środowisku, gdzie woda jest gęsta jak korek.
Inne strategie są nawet dziwniejsze.
Niektóre bakterie stosują strategię Batmana.
Podciągają się za pomocą haków abordażowych.
Mogą nawet użyć tego haka
jako procy i wystrzelić się do przodu.
Inne stosują inżynierię chemiczną.
H. Pylori to bakteria żyjąca tylko
w lepkim kwasowym śluzie żołądka.
Uwalnia substancję chemiczną,
która rozcieńcza otaczający śluz,
pozwalając mu przepływać przez osad.
Może nie będzie to zaskoczeniem,
że te bakterie odpowiedzialne są
za wrzody żołądka.
Jeśli bardzo dokładnie przyjrzymy się
ciału i otaczającemu światu,
zauważymy różnorodność mikroskopijnych stworzeń,
znajdujących sprytne sposoby poruszania
w trudnej sytuacji.
Bez tych adaptacji,
bakterie nigdy nie znalazłyby żywicieli,
a plemniki nigdy nie dotarłyby do komórek jajowych,
Nigdy nie mielibyśmy wrzodów żołądka,
ale też nigdy byśmy się nie urodzili.