Hydrodynamic evolution of sperm swimming: Optimal flagella by a genetic algorithm

عملکرد شنا در اسپرم ها یک شاخص مهم برای موفقیت باروری است. برای سالهای زیادی، مطالعات متعدد گزارش شده است که شنا کردن بهینه از موجودات فلوئالی با این وجود، همچنان یک سوال وجود دارد که در میان ضربات پیچشی حلقوی دایره ای و حلزونی دایره ای مطلوب است. در این مقاله، از یک الگوریتم ژنتیکی برای بررسی الگوی ضرب با بهترین بهره وری شنا بر اساس تخلیه هیدرودینامیکی و اعمال گشتاور داخلی استفاده می کنیم. برای پارامترهای مورد نظر، نتایج ما نشان می دهد که ضخامت ورقه ای برای سرهای کوچک بهینه است و پرچم مارپیچی اسپیلتوم برای سرهای بزرگ بهینه است، در حالی که ضریب بیضوی هرگز مطلوب نیست. همچنین بهینه سازی ژنتیکی نشان می دهد که تعداد موج و شکل پوشش موج، پارامترهای مربوطه هستند، در حالی که شکل موج و هندسه سر به اثرات نسبتا جزئی بر کارایی دارند. ضریب مطلوب با توجه به کارآیی بر اساس گشتاور درونی یک پرچم کششی فعال، با یک موج کوچک و موج وارده با دامنه وسیع در یک محیط ویسکوزیته پایین مشخص می شود. نتایج به دست آمده در شکل موج مطلوب با مشاهدات برای شکل موج های مسطح سازگار است، اما در بسیاری از موارد، نتایج نشان می دهد ضرورت یک تعامل مایع ساختاری جیغلاقی دقیق برای تعیین اینکه آیا اسپرم واقعی دارای شناور هیدرودینامیکی کارآمد است. رویکرد بهینه سازی تکامل یافته مورد استفاده در این مطالعه از پارامترهای مهم زیست شناختی متمایز شده است و روش شناسی به طور بالقوه برای شناگران مختلف قابل استفاده است.