Human sperm vs. the sperm whale - Aatish Bhatia

Переводчик: Elena Govorkova Редактор: Yulia Kallistratova

In 1977, the physicist Edward Purcell

В 1977 году физик Эдвард Парселл

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

подсчитал, что если толкнуть бактерию и дать ей возможность двигаться,

it will stop in about a millionth of a second.

она остановится примерно через миллионную долю секунды.

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

За это время она пройдёт расстояние меньшее, чем ширина одного атома.

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

То же самое касается сперматозоидов и многих других микробов.

It all has to do with being really small.

Всё это связано с очень маленьким размером.

Microscopic creatures inhabit a world alien to us,

Микроскопические создания населяют чужеродный для нас мир,

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

где проплыть в воде всего несколько сантиметров —

уже невероятный подвиг.

But why does size matter so much for a swimmer?

Но почему размер так важен для пловца?

What makes the world of a sperm so fundamentally different

Что так радикально отличает мир сперматозоида

from that of a sperm whale?

от мира кашалота?

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

Для того, чтобы это узнать, нам нужно «погрузиться» в физику жидкостей.

Here's a way to think about it.

Вот, как можно это рассматривать.

Imagine you are swimming in a pool.

Представьте, что вы плаваете в бассейне.

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

Вот вы и ещё целая куча молекул воды.

Water molecules outnumber you a thousand trillion trillion to one.

Молекулы воды превышают вас по количеству

на тысячу триллионов триллионов к одному.

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

И вы легко проплываете сквозь них, обладая таким огромным телом.

but if you were really small,

Но если бы вы были очень маленьким,

say you were about the size of a water molecule,

к примеру, размером с молекулу,

то вам бы вдруг показалось, что вы плывёте

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

в бассейне с людьми.

in a pool of people.

Вместо того, чтобы просто рассекать всех этих малюсеньких, крохотных молекул,

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

now every single water molecule

теперь вы сталкиваетесь с каждой «молекулой» —

is like another person you have to push past

человеком, которого нужно обойти,

to get anywhere.

чтобы куда-то добраться.

В 1883 году физик Осборн Рейнольдс

In 1883, the physicist Osborne Reynolds

figured out that there is one simple number

определил, что существует одно простое число,

that can predict how a fluid will behave.

которое может предсказать, как будет вести себя жидкость.

It's called the Reynolds number,

Оно называется числом Рейнольдса

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

и зависит от простых характеристик, таких как размер пловца,

its speed, the density of the fluid,

его скорость, плотность жидкости

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

и её вязкость.

What this means is that creatures of very different sizes

Это означает, что существа самых разных размеров

inhabit vastly different worlds.

населяют сильно отличающиеся друг от друга миры.

For example, because of its huge size,

Например, из-за своего огромного размера

a sperm whale inhabits the large Reynolds number world.

кашалот населяет мир больших значений числа Рейнольдса.

If it flaps its tail once,

Лишь раз взмахнув хвостом,

it can coast ahead for an incredible distance.

он может продвинуться вперёд на невероятное расстояние.

Meanwhile, sperm live in a low Reynolds number world.

В то время как сперматозоид живёт в мире маленьких значений числа Рейнольдса.

If a sperm were to stop flapping its tail,

Если бы сперматозоид прекратил свои движения хвостом,

it wouldn't even coast past a single atom.

он бы и одного атома не преодолел.

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

Чтобы представить, каково это — быть сперматозоидом,

you need to bring yourself down to its Reynolds number.

вам нужно уменьшиться до размеров, сопоставимых с его числом Рейнольдса.

Picture yourself in a tub of molasses with your arms moving

Представьте, что вы находитесь в банке с патокой,

about as slow as the minute hand of a clock,

а ваши руки движутся со скоростью

минутной стрелки часов.

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

Примерно в таких условиях находится сперматозоид.

So, how do microbes manage to get anywhere?

Но как тогда микробам удаётся вообще куда-то добраться?

Well, many don't bother swimming at all.

Многие из них вообще не утруждают себя плаванием.

They just let the food drift to them.

Еда сама к ним плывёт.

This is somewhat like a lazy cow

Они словно ленивые коровы,

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

которые ждут, когда трава отрастёт до их рта.

But many microbes do swim,

Но многие микробы плавают,

and this is where those incredible adaptations come in.

и из них получаются невероятные приспособленцы.

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

Один из их «трюков»: изменять форму ресничек.

By cleverly flexing their paddle

Ловко изгибая реснички,

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

так, чтобы при рабочем ходе возникало большее сопротивление,

чем при обратном ходе,

single-celled organisms like paramecia

одноклеточные организмы, как, например, инфузории туфельки,

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

умудряются пробивать себе дорогу сквозь «толпу» молекул воды.

But there's an even more ingenious solution

Но существует ещё более оригинальное решение,

arrived at by bacteria and sperm.

которым пользуются бактерии и сперматозоиды.

Instead of wagging their paddles back and forth,

Вместо того, чтобы вилять своими хвостиками туда-сюда,

they wind them like a cork screw.

они словно закручивают их по спирали.

Just as a cork screw on a wine bottle

Как штопор, открывающий бутылку вина,

converts winding motion into forward motion,

превращает вращательное движение в поступательное,

these tiny creatures spin their helical tails

так и эти крошечные создания закручивают свои спиралевидные хвостики,

to push themselves forward

чтобы продвинуться вперёд

in a world where water feels as thick as cork.

в мире, где вода для них такая плотная, как для нас бутылочная пробка.

Other strategies are even stranger.

Существуют ещё более странные способы перемещения.

Some bacteria take Batman's approach.

Некоторые бактерии ведут себя подобно Бэтмену.

They use grappling hooks to pull themselves along.

Они используют захватные «крюки», чтобы подтягивать самих себя.

They can even use this grappling hook

Они даже могут применять этот захватный «крюк»

like a sling shot and fling themselves forward.

в качестве рогатки, чтобы бросить себя вперёд.

Others use chemical engineering.

Другие используют химию.

H. pylori lives only in the slimy, acidic mucus

Хеликобактер пилори живёт только в слизистой, кислой среде

inside our stomachs.

в наших желудках.

It releases a chemical that thins out the surrounding mucus,

Она выпускает вещество, которое разжижает окружающую слизь,

allowing it to glide through slime.

позволяя ей скользить по ней.

Maybe it's no surprise

Нет ничего удивительного в том,

that these guys are also responsible for stomach ulcers.

что эта бактерия является причиной язвы желудка.

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

Итак, если вы взглянете более пристально на человеческое тело и мир вокруг нас,

you can see all sorts of tiny creatures

вы сможете увидеть множество крошечных созданий,

finding clever ways to get around in a sticky situation.

которые находят умные способы обхода неприятных ситуаций.

Without these adaptations, bacteria would never find their hosts,

Без такой адаптации бактерии никогда бы не нашли себе хозяина,

and sperms would never make it to their eggs,

а сперматозоиды никогда не добрались бы до своих яйцеклеток,

which means you would never get stomach ulcers,

и у вас бы никогда не было язвы желудка,

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

но прежде всего не было бы и вас самих.

(Pop)

(Хлоп)