Описание
моделируем поведение сперматозоидов не как набор отдельных частиц, а как живую коллективную систему. Это принципиально важно, потому что в реальности сперматозоиды почти никогда не действуют поодиночке. Они движутся в вязкой среде, постоянно сталкиваются, мешают друг другу и тем самым формируют общее движение.
Каждый сперматозоид в модели — это активный участник процесса. Он способен самостоятельно двигаться, имеет направление, может менять ориентацию и реагирует на окружающую среду. При этом он не «знает», где находится яйцеклетка, и не получает прямой команды двигаться к ней.
Когда таких клеток много, их индивидуальные движения начинают складываться. В результате возникают локальные потоки — микротечения среды. Мы не задаём эти потоки вручную: они появляются сами как среднее движение сперматозоидов в каждой области. Именно поэтому в симуляции возникают струи, вихри и направленные дрейфы — так же, как в реальных микроскопических наблюдениях.
При повышении плотности сперматозоиды начинают мешать друг другу. Их относительное движение подавляется, и они начинают двигаться согласованно. Так формируются сгустки. Это не «слипание» в буквальном смысле, а следствие вязкости среды и ограниченной свободы движения. В модели сперматозоид, побывавший в плотной группе, некоторое время сохраняет это состояние — как будто «помнит», что находился в контакте с другими. Благодаря этому сгустки не распадаются мгновенно и могут существовать достаточно долго.
Важно различать два разных состояния. Первое — это подвижный сгусток. Он плотный, но всё ещё способен медленно перемещаться как единое целое. Второе — это пробка. В этом состоянии активное движение практически выключается, и структура становится почти неподвижной. Биологически это соответствует ситуациям, когда вязкость среды настолько высока, что отдельные сперматозоиды больше не могут эффективно грести.
Особую роль играет zona pellucida. В реальности это не просто оболочка яйцеклетки, а плотная, гелеобразная структура. При приближении к ней среда резко меняется: вязкость возрастает, потоки разрушаются, движение замедляется. В модели это реализовано так, что коллективное движение гасится по мере приближения к яйцеклетке, и именно здесь чаще всего формируются пробки и устойчивые скопления.
Хемотаксис в модели устроен не как прямое притяжение к центру. Сперматозоиды не разворачиваются мгновенно в сторону яйцеклетки. Вместо этого усиливается движение в том направлении, которое оказалось удачным. Если сперматозоид движется примерно в сторону яйцеклетки, его активность слегка возрастает. Если нет — он продолжает блуждать. Это приводит к естественному отбору траекторий, а не к хаотическому скоплению всех клеток в одной точке.
Важный момент: ни сгустки, ни пробки в модели не вечны. Даже в реальных биологических системах такие структуры со временем распадаются из-за флуктуаций, столкновений и активного движения отдельных клеток. Поэтому в симуляции мы видим динамическую картину: струи возникают и исчезают, сгустки формируются, дрейфуют и распадаются, пробки могут сохраняться долго, но всё же не являются абсолютно неподвижными навсегда.
Таким образом, модель не пытается воспроизвести каждую молекулярную деталь. Она воспроизводит правильную логику поведения системы: коллективное движение, переходы между подвижными и неподвижными состояниями, влияние вязкой среды и роль zona pellucida. Именно поэтому визуально и динамически результат оказывается близким к тому, что наблюдается в экспериментах под микроскопом.
