Human sperm vs. the sperm whale - Aatish Bhatia

翻訳: Takamasa Omata / 小俣貴雅 校正: Riaki Poništ

In 1977, the physicist Edward Purcell

1977年 物理学者の エドワード・パーセルは

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

細菌を押して 放すと

it will stop in about a millionth of a second.

約100万分の１秒後に 止まることを算出しました

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

その間に移動する距離は 原子１つの幅にも満たないのです

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

精子や 他の多くの微生物についても 同じことが言えます

It all has to do with being really small.

その極端な小ささのせいに 他なりません

Microscopic creatures inhabit a world alien to us,

微細な生物は 私たちとは 無縁の世界に生息しています

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

水中を2.5センチメートル進むのも 一苦労という世界です

But why does size matter so much for a swimmer?

しかし 泳ぎ手にとって なぜ大きさが重要なのでしょうか？

What makes the world of a sperm so fundamentally different

精子（sperm）とマッコウクジラ （sperm whale）の世界では

from that of a sperm whale?

何が根本的に違うのでしょうか？

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

これを解明するため 流体物理学の世界に飛び込みましょう

Here's a way to think about it.

考え方はこうです

Imagine you are swimming in a pool.

プールで泳いでいる 自分を想像して下さい

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

そこには あなたと 膨大な数の水分子があります

Water molecules outnumber you a thousand trillion trillion to one.

水分子は あなたの １千𥝱（じょ）倍あります

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

あなたの巨大な体で 水分子を押しのけるのは簡単ですが

but if you were really small,

もしあなたが とても小さかったとして

say you were about the size of a water molecule,

仮に 水分子ほどの 大きさだった場合

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

途端に 人であふれる プールの中のような状態になります

in a pool of people.

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

大量にある極小の水分子を かき分けていただけだったのが

now every single water molecule

今度は ありとあらゆる水分子が 自分と同じ大きさの人になり

is like another person you have to push past

どこへ行くにも 押しのけなければなりません

to get anywhere.

In 1883, the physicist Osborne Reynolds

1883年 物理学者の オズボーン・レイノルズは

figured out that there is one simple number

流動体の動き方を予測できる 単数があることを解明しました

that can predict how a fluid will behave.

It's called the Reynolds number,

これは「レイノルズ数」と呼ばれ

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

単純な性質によって決まります

例えば 泳ぎ手の大きさや速さ 流体密度

its speed, the density of the fluid,

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

そして 流体のべとつき度 つまり粘性です

What this means is that creatures of very different sizes

これはつまり 全く違う大きさの生き物の住む世界は

inhabit vastly different worlds.

それぞれ極端に異なるということです

For example, because of its huge size,

例えば その巨体からいうと

a sperm whale inhabits the large Reynolds number world.

マッコウクジラは 高レイノルズ数の世界にいます

If it flaps its tail once,

一度尾をはためかせれば

it can coast ahead for an incredible distance.

信じられない距離を 惰性で進むことができます

Meanwhile, sperm live in a low Reynolds number world.

一方 精子は 低レイノルズ数の世界にいます

If a sperm were to stop flapping its tail,

尾の振りをやめれば

it wouldn't even coast past a single atom.

原子１個分の距離さえ進まず 止まってしまうでしょう

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

精子の気持ちを 想像するには

you need to bring yourself down to its Reynolds number.

低レイノルズ数の環境に 身を投じる必要があります

Picture yourself in a tub of molasses with your arms moving

瓶いっぱいの糖蜜の中で 腕を動かすところを想像しましょう

about as slow as the minute hand of a clock,

時計の秒針並みに ゆっくりとしか動きません

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

精子が直面する困難が よくお分かりでしょう

So, how do microbes manage to get anywhere?

では 微生物たちは どのように動いているのでしょう？

Well, many don't bother swimming at all.

とは言っても 微生物の多くは 泳ごうとさえしません

They just let the food drift to them.

食べ物が勝手に 流れ着くのを待っています

This is somewhat like a lazy cow

ある意味 怠惰な牛が

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

口元まで成長する草を 待っているようなものです

But many microbes do swim,

しかし 微生物の多くは 泳ぐことができます

and this is where those incredible adaptations come in.

適応という素晴らしい現象が 起きるのがここです

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

微生物がする工夫の一つが ヒレ部分の変形です

By cleverly flexing their paddle

これを器用に曲げることで

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

戻すときよりも掻くときに 大きな抵抗が生まれ

single-celled organisms like paramecia

ゾウリムシのような単細胞生物は

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

周りをびっしり取り囲む水分子の中を 少しずつ動くことができます

But there's an even more ingenious solution

細菌や精子が行き着いた 見事な工夫はまだまだあります

arrived at by bacteria and sperm.

Instead of wagging their paddles back and forth,

ヒレ部分を２方向に振るのではなく

they wind them like a cork screw.

コルク抜きのように 回転させるのです

Just as a cork screw on a wine bottle

ワインの瓶を開けるとき

converts winding motion into forward motion,

コルク抜きの回転動作が 前進運動に変わるように

these tiny creatures spin their helical tails

精子はらせん形の尾を回転させ

to push themselves forward

水がコルク並みに 高密度に感じるような

in a world where water feels as thick as cork.

世界を突き進むのです

Other strategies are even stranger.

さらに奇妙な戦略もあります

Some bacteria take Batman's approach.

バットマンに似た方法を使う 微生物なら

They use grappling hooks to pull themselves along.

フックを引っ掛けて 自らを引き寄せます

They can even use this grappling hook

これをパチンコのように使って

like a sling shot and fling themselves forward.

自分自身を遠くに 飛ばすことさえあります

Others use chemical engineering.

化学工学を使う微生物もいます

H. pylori lives only in the slimy, acidic mucus

ヘリコバクター・ピロリの 唯一の生息場所は

ヒトの胃にある ねばねばした酸性の粘液の中です

inside our stomachs.

It releases a chemical that thins out the surrounding mucus,

この菌は 周囲の粘液を薄くする 化学物質を放出することで

allowing it to glide through slime.

粘液の中を滑り抜けます

Maybe it's no surprise

この菌が胃潰瘍の原因でもあるのも

that these guys are also responsible for stomach ulcers.

不思議ではないのかもしれません

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

このように 私たちの体や 周辺世界に大接近して見てみると

you can see all sorts of tiny creatures

膨大な種類の微生物が ネバネバした環境（厄介な状況）を

finding clever ways to get around in a sticky situation.

器用に乗り越えている様子が 見えてきます

Without these adaptations, bacteria would never find their hosts,

こうした適応がなければ 微生物は 永遠に宿主を見つけられず

and sperms would never make it to their eggs,

精子は 決して 卵子に辿り着けないでしょう

which means you would never get stomach ulcers,

胃潰瘍も起こらないでしょうが

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

そもそも あなたが 生まれることもないというわけです

(Pop)

（ポン！）