Neue Forschungsergebnisse stellen Theorien über Spermienbewegungen aus mehr als drei Jahrhunderten in Frage. Menschliche Spermien scheinen wie wackelnde Aale unter einem Mikroskop zu schwimmen, ihre Schwänze kreisen hin und her, während sie ein Ei zur Befruchtung suchen. Aber wissen Sie, wie sich Spermien bewegen?
350 Jahre lang wurde angenommen, dass sich Spermien bewegen, indem sie wie Aale mit dem Schwanz wackeln. Studien zeigen jedoch, dass sie wie ein Kreisel vorwärts rollen.
Schwimmen in einem menschlichen Körper
Antonie van Leeuwenhoek, ein niederländischer Wissenschaftler, der als Vater der Mikrobiologie bekannt ist, war der erste, der menschliche Spermien aus nächster Nähe beobachtete. Van Leeuwenhoek verwendete 1677 sein neu entwickeltes Mikroskop, um sein Sperma zu untersuchen, und entdeckte, dass die Flüssigkeit zum ersten Mal mit winzigen, wackelnden Zellen gefüllt war.
Ein 2D-Mikroskop zeigte, dass die Spermien von Schwänzen angetrieben wurden, die sich hin und her bewegten, als sich der Spermienkopf drehte. Dies bedeutete zu verstehen, wie sich menschliche Spermien in den nächsten 343 Jahren bewegten.
Viele Wissenschaftler haben postuliert, dass es wahrscheinlich ein sehr wichtiges 3D-Element für die Bewegung des Spermienschwanzes gibt, aber bis heute haben wir nicht die Technologie, um solche Messungen zuverlässig durchzuführen.
Allan Pacey, Professor für Andrologie an der University of Sheffield in England
Gadêlha und seine Kollegen von der Universidad Nacional Autónoma de México begannen die Forschung laut Gadêlha mit der „Blue-Sky-Exploration“. Sie nahmen menschliche Spermien auf, die auf einem Mikroskop-Objektträger schwammen, indem sie dreidimensionale Bildgebungstechniken und eine Hochgeschwindigkeitskamera verwendeten, die 55,000 Bilder pro Sekunde aufnehmen konnte.
Was wir fanden, war etwas völlig Überraschendes, weil es völlig mit unserem Glaubenssystem brach.
Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol in Großbritannien
Die Spermaschwänze peitschten nicht hin und her. Sie konnten stattdessen nur in eine Richtung schlagen. Um aus dieser asymmetrischen Schwanzbewegung eine Vorwärtsbewegung zu extrahieren, drehte sich der Spermienkopf zittrig gleichzeitig mit der Drehung des Schwanzes. Laut Gadêlha sind Kopf- und Schwanzrotation zwei getrennte Bewegungen, die von zwei unterschiedlichen zellulären Mechanismen gesteuert werden. Das Ergebnis ähnelt einem sich drehenden Otter oder einem rotierenden Bohrer, wenn sie zusammenkommen. Die einseitige Heckbewegung gleicht sich über eine 360-Grad-Drehung aus und verstärkt den Vortrieb.
Das Sperma schwimmt nicht einmal, das Sperma bohrt sich in die Flüssigkeit.
Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol in Großbritannien
(Quelle: Live-Wissenschaft)
Die Präzession
Technisch gesehen wird die Bewegung des Spermiums als Präzession bezeichnet, was bedeutet, dass es sich um eine Achse dreht, aber diese Rotationsachse sich ändert. Die Planeten tun dies, während sie sich um die Sonne drehen, aber ein bekannteres Beispiel ist ein Kreisel, der wackelt und über den Boden tanzt, während er sich auf seiner Spitze dreht.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Spermien auf ihrer Reise zur Eizelle durch eine viel komplexere Umgebung schwimmen werden als der Flüssigkeitstropfen, in dem sie für diese Studie beobachtet wurden. Im Körper der Frau müssen sie in sehr engen Kanälen schwimmen klebrige Flüssigkeit im Gebärmutterhals, Wände wellenförmiger Zellen in den Eileitern müssen ebenfalls mit Muskelkontraktionen und Flüssigkeit fertig werden, die (durch die wabernden Spitzen der Zellen, die Zilien genannt werden) in die entgegengesetzte Richtung geschoben wird, wo sie hin wollen. Wenn sie sich aber tatsächlich vorbohren können, sehe ich jetzt viel klarer, wie Spermien diesen Ansturm bewältigen könnten, um die Eizelle zu erreichen und in sie eindringen zu können.
Allan Pacey, Professor für Andrologie an der University of Sheffield in England
Laut Gadêlha ist die Beweglichkeit der Spermien oder die Fähigkeit der Spermien, sich zu bewegen, eine der kritischen Metriken, die Fruchtbarkeitsärzte bei der Beurteilung der männlichen Fruchtbarkeit berücksichtigen. Das Rollen des Spermienkopfes wird derzeit in keiner dieser Metriken berücksichtigt, aber weitere Untersuchungen können bestimmte Defekte aufdecken, die diese Rotation stören und somit die Bewegung der Spermien behindern.
Laut Pacey verwenden Fruchtbarkeitskliniken die 2D-Mikroskopie, und es sind weitere Untersuchungen erforderlich, um festzustellen, ob die 3D-Mikroskopie ihrer Analyse zugute kommen könnte.
Sicherlich müsste jeder 3D-Ansatz schnell, billig und automatisiert sein, um einen klinischen Wert zu haben, aber unabhängig davon ist dieses Papier sicherlich ein Schritt in die richtige Richtung.
Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol in den USAK
(Quelle: Live-Wissenschaft)