Plemniki nie poruszają się tak, jak sądziliśmy. Przez 350 lat ludzie wierzyli w iluzję optyczną

3 sierpnia 2020, 14:08 | Nauki przyrodnicze

Przed 350 laty Antoine van Leeuwenhoek wykorzystał jeden z najwcześniejszych mikroskopów do obserwacji poruszania się plemników. Napisał wówczas, że mają one ogon, który, podczas pływania, porusza się ruchem podobnym do węża, jak węgorz w wodzie. I przez 350 lat tak właśnie ludzie sobie to wyobrażali. Teraz okazuje się, że była to iluzja optyczna.

Doktor Hermes Gadelha z University of Bristol oraz doktorzy Gabriel Corkidi i Albarto Darszon z Universidad Nacional Autonoma de Mexico wykorzystali mikroskopię 3D i matematykę do opisu prawdziwego ruchu wici plemnika w trójwymiarowej przestrzeni. Naukowcy mieli do dyspozycji kamerę nagrywającą ponad 55 000 klatek na sekundę oraz specjalny mikroskop, który z niezwykle dużą częstotliwością poruszał badaną próbką w górę w i dół, co pozwoliło na dokładne skanowanie poruszających się plemników.

Z przełomowego artykułu opublikowanego na łamach Science Advances dowiadujemy się, że plemnik nie uderza wicią na boki, ale kręci nią na podobieństwo korkociągu. Do tego zawsze w jedną stronę. To powinno powodować, że plemnik będzie pływał w kółko. Jednak ewolucja poradziła sobie i z tym, dzięki czemu plemniki pływają do przodu.

Ludzkie plemniki opracowały sobie sposób na pływanie. Zachowują się jak rozbawiona wydra, okręcająca się wokół osi w czasie pływania. W ten sposób cały ruch się uśrednia i plemnik płynie do przodu, mówi doktor Gadelha, który stoi na czele Polymaths Laboratory i specjalizuje się w matematycznych aspektach płodności.

Szybkie zsynchronizowane ruchu plemnika powodują, że rzeczywiście powstaje złudzenie, jakby ogonek poruszał się na podobieństwo węża, uderzając raz w jedną raz w drugą stronę. Jednak nasze odkrycie pokazało, że plemniki opracowały technikę pozwalającą na kompensację ruchu ogonka w jedną stronę i w ten sposób stworzyły symetrię z asymetrii, dodaje Gadelha.

Obecnie wspomagane komputerowo systemy analityczne, zarówno te używane w praktyce klinicznej, jak i na uczelniach, wykorzystują liczący sobie 350 lat model poruszania się plemników. Ulegają więc tej samej iluzji, jakiej w XVII wieku uległ Leeuwenhoek używając jednego z pierwszych mikroskopów. I na tej podstawie oceniają m.in. jakość nasienia.

W ponad połowie przypadków braku dzieci okazuje się, że przyczyna leży po stronie mężczyzny. Zrozumienie ruchu plemników to podstawowe zagadnienie, które pozwoli na opracowanie narzędzi diagnostycznych identyfikujących jakość nasienia, mówi Gadelha. Odkrycie to zrewolucjonizuje nasze poglądy na temat mobilności spermy i jej wpływu na płodność. Bardzo mało wiemy na temat środowiska wewnątrz kobiecego układu rozrodczego oraz jak ruch spermy wpływa na zapłodnienie. To nowe narzędzie pokazuje, jak niezwykłe możliwości mają plemniki, mówi doktor Darszon.