Neue Forschung stellt mehr als drei Jahrhunderte langer Theorien zur Spermienbewegung in Frage. Menschliche Spermien scheinen unter dem Mikroskop wie wackelnde Aale zu schwimmen, die Schwänze schwingen hin und her, während sie ein Ei zur Befruchtung suchen. Aber wissen Sie, wie Spermien sich bewegen?

Seit 350 Jahren wurde angenommen, dass Spermien sich durch das Wackeln ihrer Schwänze wie Aale bewegen. Studien zeigen jedoch, dass sie nach vorne rollen wie ein Kreisel.

Schwimmen im menschlichen Körper

Antonie van Leeuwenhoek, ein niederländischer Wissenschaftler, der als Vater der Mikrobiologie gilt, war der erste, der menschliche Spermien aus nächster Nähe beobachtete. Van Leeuwenhoek benutzte 1677 sein neu entwickeltes Mikroskop, um seine Spermien zu untersuchen, und entdeckte zum ersten Mal, dass die Flüssigkeit mit winzigen, wackelnden Zellen gefüllt war.

Ein 2‑D‑Mikroskop zeigte, dass die Spermien von Schwänzen angetrieben wurden, die seitlich hin und her wackelten, während der Spermienkopf rotierte. So wurde das Bewegungsprinzip menschlicher Spermien für die nächsten 343 Jahre verstanden.

Viele Wissenschaftler haben postuliert, dass es wahrscheinlich ein sehr wichtiges 3‑D‑Element gibt, wie sich der Spermien Schwanz bewegt, aber bisher hatten wir nicht die Technologie, um solche Messungen zuverlässig durchzuführen.

Allan Pacey, Professor für Andrologie an der University of Sheffield in England

Gadêlha und seine Kolleginnen und Kollegen an der Universidad Nacional Autónoma de México begannen die Forschung mit einer „Blue‑Sky‑Exploration“, so Gadêlha. Sie hielten menschliche Spermien, die auf einem Mikroskopobjektträger schwammen, mit dreidimensionalen Bildgebungstechniken und einer Hochgeschwindigkeitskamera fest, die 55.000 Bilder pro Sekunde aufnehmen kann.

Was wir fanden, war etwas völlig Überraschendes, weil es völlig mit unserem Glaubenssystem kollidierte.

Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol im Vereinigten Königreich

Die Spermien­schwänze schlugen nicht seitlich hin und her. Stattdessen konnten sie nur in eine Richtung schlagen. Um aus dieser asymmetrischen Schwanzbewegung Vorwärtsbewegung zu erzeugen, drehte sich der Spermienkopf gleichzeitig jitterig, während der Schwanz rotierte. Laut Gadêlha sind die Kopf‑ und Schwanzrotation zwei separate Bewegungen, die von zwei unterschiedlichen zellulären Mechanismen gesteuert werden. Das Ergebnis ähnelt einem drehenden Otter oder einem rotierenden Bohrkopf, wenn sie zusammenkommen. Die einseitige Schwanzbewegung gleicht sich über eine 360‑Grad‑Drehung aus und trägt zur Vorwärts‑propulsion bei.

Das Spermium schwimmt nicht einmal, das Spermium bohrt sich in die Flüssigkeit.

Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol im Vereinigten Königreich

(Quelle: Live Science)

Die Präzession

Technisch wird die Art und Weise, wie das Spermium sich bewegt, als Präzession bezeichnet, was bedeutet, dass es um eine Achse rotiert, wobei sich diese Rotationsachse ändert. Die Planeten tun dies, während sie um die Sonne kreisen, aber ein vertrauteres Beispiel ist ein Kreisel, der wackelt und über den Boden tanzt, während er auf seiner Spitze rotiert.

Es ist wichtig zu beachten, dass die Spermien auf ihrem Weg zur Eizelle durch eine viel komplexere Umgebung schwimmen müssen als den Tropfen Flüssigkeit, in dem sie für diese Studie beobachtet wurden. Im Körper der Frau müssen sie in engen Kanälen sehr klebriger Flüssigkeit im Gebärmutterhals schwimmen, an den Wänden wellenförmiger Zellen in den Eileitern, und sie müssen mit Muskelkontraktionen und Flüssigkeit, die (durch die schwingenden Spitzen von Zellen, die Zilien genannt werden) in die entgegengesetzte Richtung zu ihrem Ziel geschoben wird, zurechtkommen. Wenn sie jedoch tatsächlich in der Lage sind, sich ihren Weg vorzudringen, kann ich jetzt viel klarer sehen, wie Spermien diesen Hindernisparcours 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

Spermienmotilität, also die Fähigkeit der Spermien zu schwimmen, ist laut Gadêlha einer der entscheidenden Messwerte, die Fruchtbarkeitsärzte bei der Beurteilung der männlichen Fruchtbarkeit berücksichtigen. Das Rollen des Spermienkopfes wird derzeit in keinem dieser Messwerte berücksichtigt, aber weitere Forschung könnte bestimmte Defekte aufdecken, die diese Rotation stören und somit die Bewegung der Spermien behindern.

Laut Pacey verwenden Fruchtbarkeitskliniken 2D-Mikroskopie, und es ist weitere Forschung nötig, um zu bestimmen, ob 3D-Mikroskopie ihre Analyse verbessern könnte.

Sicherlich müsste jeder 3D-Ansatz schnell, kostengünstig und automatisiert sein, um klinischen Wert zu haben. Unabhängig davon ist dieses Papier definitiv ein Schritt in die richtige Richtung.

Hermes Gadêlha, Mathematiker an der University of Bristol im Vereinigten Königreich

(Source: Live Science)