In der mikroskopischen Welt gelten manchmal andere Gesetze – und einige bekannte Regeln gelten nicht mehr. In unserem täglichen Leben gilt das dritte Newtonsche Gesetz, wonach jede Kraft eine gleich große Gegenkraft erzeugt. Doch Spermien brechen dieses Interaktionsprinzip, wenn sie sich bewegen. Sie schwimmen, indem sie die dünnen Fäden an ihrer Rückseite hin und her bewegen – obwohl das in der Realität nicht funktionieren sollte. Das Problem besteht darin, dass Wasser für einen so kleinen Körper im Wesentlichen viskos wird. Die Zellen schwimmen wie Honig und man kann sich nicht durch eine reine Hin- und Herbewegung vorwärts bewegen – wie die Schwanzflosse eines Fisches. Jede Bewegung, die die Zelle vorwärts bewegt, wird durch die entgegengesetzte Bewegung aufgehoben
Es scheint jedoch, dass das Sperma die Eizelle erreicht. Der Trick besteht darin, dass Spermien nicht im Indiana-Jones-Stil ihre Peitschen schwingen. Ihre Fäden, Flagellen genannt, sind sogenannte Wirkstoffe – sie können ihre Elastizität an jeder Stelle gezielt ändern, die sogenannte „Individualelastizität“. Es scheint zunächst nicht besonders auffällig, aber wie das Flagellum beim Schwimmen gegen Newtons drittes Gesetz verstößt, ist für Experten immer noch ein Rätsel. Nun hat ein Team um Kenta Ishimoto von der Universität Kyoto ein Modell vorgestellt, wie das funktioniert. Wie Forscher in der Fachpublikation „PRX Life“ berichten.Das dritte Newtonsche Gesetz kann verletzt werden, da die zusätzliche Energie, die entlang des Flagellums eingebracht wird, die Art und Weise verändert, wie mechanische Kräfte innerhalb des Flagellums übertragen werden.
Die „Flagellen“ der Spermien schwingen periodisch hin und her, aber entlang ihrer Länge verändert sich die Elastizität auf seltsame Weise. Bei bestimmten Abständen verhält sich das Material so, als ob es eine negative Elastizität hätte. Dadurch kann sich das Flagellum an bestimmten Stellen durch die umgebende Flüssigkeit bewegen, als würde es nicht die gleiche Rückstellkraft erfahren – und andererseits die Rückstellkraft an anderen Stellen zum Vortrieb nutzen. Die Kräfte, die beim periodischen Hin- und Herschlagen auf die Spermien als Ganzes wirken, gleichen sich während des Bewegungszyklus nicht aus, wie es bei einer ganz normalen elastischen Substanz der Fall ist. Dies ermöglicht es den Spermien, eine Vorwärtskraft zu erzeugen, obwohl sich das Flagellum symmetrisch nach beiden Seiten bewegt.
