in

Ştiam Cum Înoată Spermatozoizii, Dar Era Doar O Iluzie Optică

Ne-am gândit că știm cum înoată spermatozoizii, dar era doar o iluzie optică

Sperma este critică pentru fertilizarea aproape oricărui organism viu de pe planeta noastră, inclusiv a oamenilor. Pentru a se reproduce, sperma umană trebuie să înoate o distanță echivalentă cu urcarea pe Muntele Everest pentru a găsi ovulul.

Ei completează această călătorie epică pur și simplu dând cu coada, mișcând fluidul pentru a înota înainte. Deși peste 50 de milioane de spermă nu vor reuși să ajungă la ovul – echivalentul a de peste șase ori întreaga populație din Londra sau New York – este nevoie de un singur spermă pentru a fertiliza un ovul care va deveni în cele din urmă ființă umană.

Sperma a fost descoperită pentru prima dată în 1677 – dar a fost nevoie de aproximativ 200 de ani până când oamenii de știință au fost de acord cu privire la modul în care oamenii se formează de fapt.

„Preformiștii” credeau că fiecare spermatozoid conține un om miniaturizat miniaturizat – homunculus. Ei credeau că ovulul asigura pur și simplu un loc pentru ca sperma să crească.

Pe de altă parte, „epigenezistii” au susținut că atât bărbații, cât și femeile au contribuit la formarea unei ființe noi, iar descoperirile din anii 1700 au arătat mai multe dovezi pentru această teorie.

Deși acum oamenii de știință înțeleg mai bine rolul pe care spermatozoizii îl joacă în reproducere, ultimele noastre cercetări au descoperit că spermatozoizii au păcălit de fapt oamenii de știință în tot acest timp.

Unul dintre primele microscoape a fost dezvoltat în secolul al XVII-lea de Antonie van Leeuwenhoek. A folosit un blob de sticlă topită pe care l-a măcinat cu grijă și lustruit pentru a crea un obiectiv puternic. Unele dintre ele ar putea mări un obiect de 270 de ori. Remarcabil, o lentilă mai bună nu a fost creată timp de peste 200 de ani.

Lentilele lui Leeuwenhoek l-au făcut primul explorator al lumii microscopice, capabil să vadă obiecte inclusiv bacterii, interiorul celulelor noastre și spermă. Când Leeuwenhoek a descoperit sperma pentru prima dată, el a descris-o ca pe un „animal viu” cu o „coadă”, care, la înot, se leneșește cu o mișcare snakelike, ca angușele în apă ”.

În mod surprinzător, percepția noastră despre cum înot spermatozoizii nu s-a schimbat de atunci. Oricine folosește un microscop modern astăzi face în continuare aceeași observație: spermatozoizii se înoată înainte îndreptându-și coada de la o parte la alta.

Dar, după cum arată ultimele noastre cercetări, am greșit de fapt cu privire la modul în care spermatozoizii au înot în ultimii 350 de ani.

Folosind tehnologia de microscopie 3D de ultimă generație, echipa noastră de cercetători din Marea Britanie și Mexic a reușit să reconstruiască matematic mișcarea rapidă a cozii de spermă în 3D. Nu numai că dimensiunea spermatozoizilor îi face dificil de studiat – coada lui măsoară doar jumătate din lățimea părului – sunt, de asemenea, rapide.

Mișcarea asemănătoare cu biciul lor este capabilă să bată peste 20 de lovituri de înot în mai puțin de o secundă. Avem nevoie de o cameră super-rapidă capabilă să înregistreze peste 55.000 de imagini într-o secundă montată într-o etapă oscilantă rapidă pentru a muta proba în sus și în jos la o viteză incredibil de mare – scanarea eficientă a cozii de spermă în timp ce înota liber în 3D.

Ceea ce am găsit ne-a surprins. Am descoperit că coada spermatozoizilor este, de fapt, ticăloasă și doar rătăcește pe o parte.

În timp ce acest lucru ar trebui să însemne accidentul vascular cerebral cu o singură față l-ar face să înoate în cercuri, spermatozoizii au găsit o modalitate inteligentă de a se adapta și de a înota înainte: se rostogolesc în timp ce înoată, la fel ca modul în care se învârtesc ondulat prin apă. În acest fel, accidentul vascular cerebral cu o singură față se uniformizează pe măsură ce spermatozoizii se rostogolesc, permițându-i să meargă înainte.

Învârtirea rapidă și puternic sincronizată a spermatozoizilor provoacă o iluzie atunci când este văzută de sus cu microscopuri 2D – coada pare să aibă o mișcare laterală.

Cu toate acestea, această descoperire arată că spermatozoizii au dezvoltat o tehnică de înot pentru a compensa lopate. În acest sens, au rezolvat, de asemenea, ingenios un puzzle matematic: prin crearea simetriei din asimetrie.

Corpul spermei se învârte în același timp în care coada se rotește în jurul direcției de înot. Sperma „găurește” în fluid ca un vârf învârtit prin rotire în jurul său în timp ce axa sa înclinată se rotește în jurul centrului. Aceasta este cunoscută în fizică drept precesie, la fel ca și precesiunea echinoxilor de pe planeta noastră.

Sistemele de analiză asistată de computer asistate de computer (CASA), utilizate astăzi, atât în ​​clinici, cât și pentru cercetare, încă folosesc vizualizări în 2D ale mișcării spermei. Ca și primul microscop al lui Leeuwenhoek, ei sunt încă predispuși la această iluzie de simetrie în timp ce evaluează calitatea materialului seminal. Simetria (sau lipsa acesteia) este o trăsătură de identificare care poate afecta fertilitatea.

Povestea științifică a cozii de spermatozoizi urmează traseul oricărui alt domeniu de cercetare: progresele în înțelegerea mișcării spermatozoizilor depind foarte mult de dezvoltarea tehnologiilor în microscopie, înregistrare și, acum, modelarea matematică și analiza datelor.

Tehnologia de microscopie 3D dezvoltată astăzi va schimba aproape sigur modul în care vom analiza materialul în viitor.

Această ultimă descoperire, prin utilizarea sa nouă a tehnologiei microscopului 3D combinată cu matematica, poate oferi o nouă speranță pentru deblocarea secretelor reproducerii umane. Cu peste jumătate din infertilitatea cauzată de factorii de sex masculin, înțelegerea cozii de spermă umană este fundamentală pentru viitoarele instrumente de diagnostic pentru identificarea spermei nesănătoase și îmbunătățirea fertilității.

Acest articol este republicat din The Conversation.

Report

Ce părere ai?

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

Starlink A Stricat Total O Imagine Frumoasă A Cometei Neowise

Starlink A Stricat Total O Imagine Frumoasă A Cometei Neowise

Iată Ce Se Întâmplă În Corpul Tău Când Mănânci Prea Mult

Iată Ce Se Întâmplă În Corpul Tău Când Mănânci Prea Mult