Nieuw onderzoek daagt meer dan drie eeuwen aan theorieën over sperma‑beweging uit. Menselijk sperma lijkt te zwemmen als kronkelende paling onder een microscoop, met staarten die heen en weer draaien terwijl ze een eicel zoeken om te bevruchten. Maar weet je hoe sperma beweegt?

Gedurende 350 jaar werd gedacht dat sperma zich voortbewoog door hun staarten te kronkelen als paling. Echter tonen studies aan dat ze vooruitrollen als een tol.

Zwemmen in een menselijk lichaam

Antonie van Leeuwenhoek, een Nederlandse wetenschapper die bekend staat als de vader van de microbiologie, was de eerste die menselijk sperma van dichtbij observeerde. Van Leeuwenhoek gebruikte zijn nieuw ontwikkelde microscoop om zijn sperma in 1677 te onderzoeken, en ontdekte voor het eerst dat de vloeistof gevuld was met kleine, kronkelende cellen.

Een 2D-microscoop toonde aan dat het sperma werd voortgestuwd door staarten die zijwaarts kronkelden terwijl het spermahoofd draaide. Dit was het begrip van hoe menselijk sperma zich de volgende 343 jaar bewoog.

Veel wetenschappers hebben gesuggereerd dat er waarschijnlijk een zeer belangrijk 3D‑element is in de beweging van de spermastaart, maar tot nu toe hebben we niet de technologie gehad om dergelijke metingen betrouwbaar uit te voeren.

Allan Pacey, professor Andrologie aan de Universiteit van Sheffield in Engeland

Gadêlha en zijn collega's aan de Universidad Nacional Autónoma de México begonnen het onderzoek met “blue‑sky‑exploratie”, volgens Gadêlha. Ze legden menselijk sperma vast dat op een microscoopglaasje zwom, met behulp van driedimensionale beeldvormingstechnieken en een hogesnelheidscamera die 55.000 frames per seconde kon vastleggen.

Wat we vonden was iets volstrekt verrassends, omdat het volledig in tegenspraak was met ons geloofssysteem.

Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in het VK

De spermastaarten zwaaiden niet zijwaarts. Ze konden alleen in één richting slaan. Om voortstuwing te verkrijgen uit deze asymmetrische staartbeweging, draaide het spermahoofd trillend tegelijk met de draaiende staart. Het hoofd en de staartrotatie zijn twee afzonderlijke bewegingen die door twee verschillende cellulair mechanismen worden gecontroleerd, volgens Gadêlha. Het resultaat lijkt op een draaiende otter of een roterende boorbit wanneer ze samenkomen. De eenzijdige staartbeweging wordt geëgaliseerd over een rotatie van 360 graden, wat bijdraagt aan de voortstuwing.

Het sperma zwemt niet eens, het sperma boort zich een weg door de vloeistof.

Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in het VK

(Bron: Live Science)

De Precessie

Technisch gezien wordt de manier waarop het sperma beweegt precessie genoemd, wat betekent dat het rond een as draait, maar die rotatieas verandert. De planeten doen dit terwijl ze om de zon draaien, maar een bekender voorbeeld is een tol, die wiebelt en over de vloer danst terwijl hij op zijn punt draait.

Het is belangrijk op te merken dat op hun reis naar de eicel het sperma door een veel complexere omgeving zal zwemmen dan de druppel vloeistof waarin ze voor deze studie werden waargenomen. In het lichaam van de vrouw moeten ze zwemmen in smalle kanalen van zeer plakkerige vloeistof in de baarmoederhals, langs wanden van golvende cellen in de eileiders, en moeten ze omgaan met spiercontracties en vloeistof die wordt voortgeduwd (door de bewegende toppen van cellen die cilia worden genoemd) in de tegenovergestelde richting van waar ze heen willen. Echter, als ze inderdaad hun weg kunnen doorboren, kan ik nu veel duidelijker zien hoe sperma met dit hindernisparcours om kan gaan om de eicel te bereiken en erin te kunnen komen.

Allan Pacey, professor Andrologie aan de Universiteit van Sheffield in Engeland

Sperma-mobiliteit, of het vermogen van sperma om zich te bewegen, is een van de kritieke meetwaarden die vruchtbaarheidsartsen in overweging nemen bij het beoordelen van mannelijke vruchtbaarheid, volgens Gadêlha. Het rollen van het spermahoofd wordt momenteel niet meegenomen in deze meetwaarden, maar verder onderzoek kan bepaalde defecten aan het licht brengen die deze rotatie verstoren en daardoor de beweging van het sperma belemmeren.

Volgens Pacey gebruiken vruchtbaarheidsklinieken 2D-microscopie, en er is meer onderzoek nodig om te bepalen of 3D-microscopie hun analyse zou kunnen verbeteren.

Zeker, elke 3D-benadering zou snel, goedkoop en geautomatiseerd moeten zijn om enige klinische waarde te hebben, maar ongeacht dit is dit artikel zeker een stap in de juiste richting.

Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in het VK

(Bron: Live Science)