Human sperm vs. the sperm whale - Aatish Bhatia

آتیش باتیا - اسپرم انسان در مقابل نهنگ عنبر

Translator: Mohsen Heidary Reviewer: Farnaz Saghafi

In 1977, the physicist Edward Purcell

در سال ۱۹۷۷ فيزيکدانی به نام ادوارد پورسِل

calculated that if you push a bacteria and then let go,

محاسبه کرد که اگر يک باکتری را هُل داده

و سپس رها کنيد

it will stop in about a millionth of a second.

تقريبا در عرض يک ميليونم ثانيه می‌ايستد

In that time, it will have traveled less than the width of a single atom.

در اين مدت زمان کمتر از عرض يک اتم حرکت کرده است

The same holds true for a sperm and many other microbes.

اين موضوع درباره‌ی اسپرم‌ها

و بسياری از ميکروب‌های ديگر نيز صحت دارد

It all has to do with being really small.

اين روند مرتبط با اندازه‌ی بسيار کوچک آن‌هاست

Microscopic creatures inhabit a world alien to us,

موجودات ميکروسکوپی در دنيايی از نظر ما بيگانه‌، زندگی می کنند

where making it through an inch of water is an incredible endeavor.

دنيايی که در آن گذشتن از يک اينچ آب

نياز به تلاش فراوانی دارد

But why does size matter so much for a swimmer?

اما چرا برای يک شناگر «اندازه» تا اين حد اهميت دارد؟

What makes the world of a sperm so fundamentally different

چه چيزی باعث تفاوتی چنين بنيادين ميان

دنيای يک اسپرم با

from that of a sperm whale?

دنيای يک نهنگ عنبر می‌شود؟

To find out, we need to dive into the physics of fluids.

برای پي بردن به اين موضوع بايد به عمق فيزيک مايعات شنا کنيم

Here's a way to think about it.

يکي از راه های گمان کردنش اين است:

Imagine you are swimming in a pool.

تصور کنيد در استخری در حال شنا هستيد

It's you and a whole bunch of water molecules.

شما هستيد در مقابل تعداد زيادی مولکول آب

Water molecules outnumber you a thousand trillion trillion to one.

نسبت تعداد مولکول‌های آب به شما هزاران تریليون تریليون به يک است

So, pushing past them with your gigantic body is easy,

پس گذشتن از آن‌ها برای شما

با بدن غول پيکرتان آسان است

but if you were really small,

اما اگر اندازه‌ی شما بسيار کوچک بود

say you were about the size of a water molecule,

مثلا شما به اندازه‌ی يک مولکول آب بوديد

آنگاه مثل اين است که شما در استخری پر از انسان شنا می‌کنيد

all of a sudden, it's like you're swimming

in a pool of people.

Rather than simply swishing by all the teeny, tiny molecules,

در مقايسه با شنا کردن در ميان مولکول‌های کوچک

now every single water molecule

اکنون هر مولکول آب

is like another person you have to push past

به مانند انسان ديگری است که بايد او را کنار بزنيد

to get anywhere.

تا بتوانيد به جاي ديگری برويد

در سال ۱۸۸۳ فيزيکداني به نام «ازبورن رينولدز» کشف کرد که

In 1883, the physicist Osborne Reynolds

figured out that there is one simple number

عدد ساده‌ای را می‌توان برای توصيف

that can predict how a fluid will behave.

رفتار مايعات متناظر کرد

It's called the Reynolds number,

به آن «عدد رينولدز» می‌گويند

and it depends on simple properties like the size of the swimmer,

و به متغيرهای ساده‌ای بستگی دارد

مانند اندازه‌ی شناگر

its speed, the density of the fluid,

سرعت او

چگالی مايع

and the stickiness, or the viscosity, of the fluid.

و چسبندگی يا گرانروی مايع

يعني موجوداتی با اندازه‌های بسيار متفاوت

What this means is that creatures of very different sizes

در دنياهايی بسيار متفاوت از يکديگر زندگی می‌کنند

inhabit vastly different worlds.

For example, because of its huge size,

برای مثال نهنگ عنبر به علت بزرگی اندازه‌اش

a sperm whale inhabits the large Reynolds number world.

در دنيايی با عدد رينولدز بزرگ

زندگی می‌کند

If it flaps its tail once,

او با يک بار تکان دادن دم خود

it can coast ahead for an incredible distance.

می‌تواند مسافت چشم گيری را به سمت جلو شنا کند

Meanwhile, sperm live in a low Reynolds number world.

در حالی که اسپرم

در دنيايي با عدد رينولدز کوچک زندگی می‌کند

If a sperm were to stop flapping its tail,

اگر اسپرم دم خود را حرکت ندهد

it wouldn't even coast past a single atom.

حتی يک اتم را هم نمي‌تواند کنار بزند و از آن بگذرد

برای اين که بتوانيد تصور کنيد که اسپرم بودن چگونه است

To imagine what it would feel like to be a sperm,

you need to bring yourself down to its Reynolds number.

بايد شرايط را طوری تغيير دهيد

تا عدد رينولدز اسپرم را داشته باشيد؛

Picture yourself in a tub of molasses with your arms moving

اگر خود را درون وانی از شيره تصور کنيد

جايی که تنها مي‌توانيد بازوهای خود را

about as slow as the minute hand of a clock,

به آرامیِ يک دقيقه شمار حرکت دهيد

and you'd have a pretty good idea of what a sperm is up against.

تصوير مناسبی از شرايطی که يک اسپرم

بايد با آن مقابله کند، پيدا می‌کنيد

So, how do microbes manage to get anywhere?

پس چگونه ميکروب‌ها مي‌توانند از جايی به جای ديگر بروند؟

Well, many don't bother swimming at all.

بسياری از آن‌ها زحمت شنا کردن را به خود نمی‌دهند

They just let the food drift to them.

بلکه از غذايی که به سوی آن‌ها رانده می‌شود تغذيه می‌کنند

This is somewhat like a lazy cow

تا حدودی به مانند گاوی تنبل می‌مانند

that waits for the grass under its mouth to grow back.

که صبر مي‌کند تا علف زير دهانش دوباره رشد کند

But many microbes do swim,

اما بسياری از ميکروب‌ها شنا می‌کنند

and this is where those incredible adaptations come in.

که باعث شده نمونه‌های شگفت‌انگیزی از تطابق‌ها را شاهد باشيم

One trick they can use is to deform the shape of their paddle.

يکي از فنونی که پياده می‌کنند

اين است که شکل پدال‌هايشان را دگرگون کنند و

By cleverly flexing their paddle

توسط منعطف کردن هوشمندانه‌ی پدال‌هايشان

to create more drag on the power stroke than on the recovery stroke,

مقدار به جلو کشيده شدن توسط هر ضربه را، در مقايسه با عقب رفتن افزايش می‌دهند

single-celled organisms like paramecia

با اين روش تک سلولی‌هايی مانند پارامسی‌ها

manage to inch their way through the crowd of water molecules.

می‌توانند راه خود را

از ميان خِيل مولکول‌های آب باز کنند

But there's an even more ingenious solution

اما روشی هوشمندانه تر نيز وجود دارد که توسط

arrived at by bacteria and sperm.

باکتری‌ها و اسپرم اعمال می‌شود

Instead of wagging their paddles back and forth,

آن‌ها به جای جنباندن پدال‌هايشان به جلو و عقب

آن‌ها را مانند يک «بطری باز کن» می‌چرخانند

they wind them like a cork screw.

Just as a cork screw on a wine bottle

همان گونه که يک «بطری باز کن» روي بطری شراب

converts winding motion into forward motion,

حرکت چرخشی را به حرکتی به سمت جلو تبديل می کند؛

these tiny creatures spin their helical tails

اين موجودات کوچک دم مارپيچی خود را می‌چرخانند

to push themselves forward

تا خود را به جلو بکشانند

in a world where water feels as thick as cork.

در دنيايی که آب به ضخامت چوب پنبه احساس می شود

Other strategies are even stranger.

استراتژی‌های ديگر عجيب‌تر هم هستند

Some bacteria take Batman's approach.

برخي از باکتری‌هااز روش بتمن استفاده می‌کنند

They use grappling hooks to pull themselves along.

آن‌ها از چنگک‌های قلاب مانندی استفاده مي‌کنند تا خود را به جلو بکشانند

They can even use this grappling hook

آن‌ها حتی می‌توانند از اين قلاب‌ها

به مانند يک تير کمان استفاده کنند و خود را به جلو پرت کنند

like a sling shot and fling themselves forward.

Others use chemical engineering.

ميکروب‌های ديگری هستند که از مهندسی شيمی استفاده مي‌کنند

H. pylori lives only in the slimy, acidic mucus

هليکوباکتر پيلوری تنها در مخاط اسيدی و لزج معده زندگی مي‌کند

inside our stomachs.

اين باکتری ماده‌ای شيميايی آزاد مي‌کند

It releases a chemical that thins out the surrounding mucus,

که ضخامت مخاط اطراف را کم می‌کند

allowing it to glide through slime.

در نتيجه باکتری می‌تواند در آن محيط لزج سُر خورده و پيش رود

Maybe it's no surprise

شايد تعجب آور نباشد که

that these guys are also responsible for stomach ulcers.

اين باکتری‌ها مسئول ايجاد زخم معده

نيز می‌باشند

So, when you look really closely at our bodies and the world around us,

بنابراين زمانی که از نزديک

به بررسی بدن‌ خود و دنيای اطرافمان بپردازيم

می‌بينيم که انواع گوناگونی از موجودات کوچک وجود دارند که

you can see all sorts of tiny creatures

finding clever ways to get around in a sticky situation.

روش‌های هوشمندانه‌ای برای جابه‌جايی در محيطی چسبناک اتخاذ کرده‌اند

Without these adaptations, bacteria would never find their hosts,

بدون اين تطابق‌ها باکتری‌ها هرگز ميزبانی پيدا نمي‌کردند

and sperms would never make it to their eggs,

و اسپرم‌ها هرگز به تخمک نمی‌رسيدند

which means you would never get stomach ulcers,

يعنی شما هيچوقت زخم معده نمی‌گرفتيد

but you would also never be born in the first place.

اما در مرحله اول هرگز به دنيا هم نمی‌آمديد

(Pop)