Lag av sædceller svømmer jevnere mot strømmen

Det viser seg at sædceller går bedre mot strømmen når de svømmer sammen.

Til tross for den populære ideen om at den raskeste og sterkeste mannlige reproduktive cellen er den som vinner befruktningsløpet, har forskning vist at sædceller ofte slår seg sammen for å navigere kvinnen. reproduktive kanalen i et bredt spekter av pattedyrarter. En ny studie publisert i tidsskriftet Grenser i celle- og utviklingsbiologi tilbyr noen overbevisende årsaker bak en nylig identifisert klyngeadferd.

Tidligere forskning fra teamet, ledet av forskere fra North Carolina A&T State University og Cornell University, oppdaget først at sperm naturlig trekke sammen uten å feste seg til hverandre når du svømmer i viskoelastisk væske. Dette er den typen væske som møter sædceller som migrerer gjennom livmorhalsen og livmoren til egglederen der egget blir befruktet. Begrepet viskoelastisitet refererer til både tykkelse og elastisitet.

Imidlertid løper ikke lag med ubundne spermier ikke solo-svømmerne, slik de gjør i andre eksempler på gruppeatferd. For eksempel har skogmusens sædhode en krok som fysisk fester den til andre sædceller, og knytter hundrevis til tusenvis i et slags sædtog som er raskere enn enslige sædceller.

Går mot strømmen

Forskerne ønsket å lære de mulige biologiske fordelene med denne tilsynelatende merkelige oppførselen i en skala og i en setting som ikke er lett å studere – nærmere bestemt strømmer av viskoelastisk væske som strømmer gjennom trange kanaler i den kvinnelige forplantningskanalen. I en serie eksperimenter med bruk av bovin sæd (en god modell for den menneskelige variasjonen) og en mikrofluidisk enhet for å etterligne de fysiske parametrene til den kvinnelige kanalen, observerte de hvordan sædceller samlet i viskoelastisk væske reagerte på forskjellige strømningsscenarier.

De fant tre potensielle biologiske fordeler med spermgruppering, basert på styrken til strømmen som spermiene må reise mot. For det første, i fravær av flyt, ser det ut til at klyngede sædceller endrer retning sjeldnere og svømmer i en rettere linje. Mot en mild til middels strømning er klyngede sædceller bedre justert, som en fiskestim på vei oppstrøms. Til slutt, under høye fysiologiske strømningshastigheter, ser det ut til å være sikkerhet i antall mot å bli ført bort av den sterke strømmen.

“Generelt vil jeg si at identifisering av motilitetsfordeler som ikke er hastighetsforsterkning ikke er vanlig, og derfor betydelig. På noen måter åpner vi nye veier for undersøkelse av spermieevne,” bemerket Dr. Chih-kuan Tung, medforfatter. og førsteamanuensis i fysikk ved North Carolina A&T State University.

Fertilitet trenger fysikk

Som utdannet fysiker sa Tung at han er spesielt fascinert av den beskyttende dynamikken som spiller når strømmen er tyngst. “Dette kan ligne pelotonformasjonen i sykling, selv om væskemekanikken for sæd er drastisk forskjellig fra syklistene. Vi vil absolutt vite mer om dette.”

Å se sædceller svømme er ikke bare en vitenskapelig sport. Bedre forståelse av fysikken i hvordan sædceller navigerer gjennom den kompliserte kvinnelige forplantningskanalen for å befrukte egget kan ha implikasjoner for infertilitetsbehandlinger og utover.

“På lengre sikt kan vår forståelse gi bedre utvalg av sædceller som brukes til intervensjon som in vitro fertilisering eller andre assistert reproduksjonsteknologier,” sa Tung. “Dette kan være nødvendig som [these methods] hopper vanligvis over noen eller alle seleksjonsmekanismene som finnes i den kvinnelige kanalen og gir mindre gunstige resultater.”

---

---