Wie Lachs zum Laichen stromaufwärts reisen , sind Spermien äußerst effizient bei Schwimmen gegen den Strom , entsprechend Forschung in dieser Woche veröffentlicht.
Die Entdeckung , die in der Fachzeitschrift eLife von Forschern am MIT und der Universität Cambridge veröffentlicht werden , kann uns helfen zu verstehen, wie einige Spermien Reise wie lange Strecken , durch schwieriges Gelände , zu erreichen und zu befruchten ein Ei .
Von den Hunderten von Millionen von Samenzellen , die die Fahrt auf den Eileitern beginnen, werden nur ein paar hardy Reisende jemals ihr Ziel erreichen. Nicht nur, dass die Zellen in der richtigen Richtung über Abstände , die um 1000 -fache ihres eigenen Länge zu schwimmen, sondern sie zu verschiedenen Chemikalien und Ströme entlang der Weise ausgesetzt sind.
Obwohl wir wissen, dass Samenzellen "riechen" Chemikalien durch das Ei gegeben , wenn sie sehr nahe an sie , bedeutet dies nicht erklären, wie sie für den Großteil ihrer Reise zu navigieren, sagt Jörn Dunkel , ein Assistent Professor für Mathematik am MIT , und Mitglied des Forschungsteams .
"Wir wollten wissen, welche physikalischen Mechanismen für die Navigation verantwortlich sein könnte ", so Dunkel , der die Forschung neben Vasily Kantsler des Skolkovo Institute of Science and Technology und der University of Warwick ( und derzeit am MIT Besuch ) durchgeführt werden; Raymond E. Goldstein von Cambridge ; und Martyn Blayney der Bourn Hall- Klinik in Großbritannien : "Wenn du von Lachs denken , sie zum Beispiel gegen den Strom schwimmen können , und die Frage, ob etwas Ähnliches könnte wirklich für den menschlichen Samenzellen bestätigt werden. "
Mikrokanälen anstelle von Eileitern
Beachtung Spermien schwimmen im menschlichen Körper selbst ist jedoch keine leichte Aufgabe. So in einem Versuch zu verstehen, was die Zellen in der Lage sind , bauten die Forscher statt einer Reihe von künstlichen Mikrokanälen in verschiedenen Größen und Formen, in die sie das Sperma eingesetzt . Sie wurden dann in der Lage, die Strömung des Fluids durch die Rohre zu ändern, um zu untersuchen , wie die Zellen reagierten auf verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten .
Sie entdeckten, dass bei bestimmten Strömungsgeschwindigkeiten waren die Samenzellen in der Lage, sehr effizient Strom schwimmen . " Wir haben festgestellt , dass, wenn man die richtigen Strömungsgeschwindigkeiten zu erstellen , können Sie beobachten, sie stromaufwärts schwimmen mehrere Minuten ", so Dunkel . " Der Mechanismus ist sehr robust . "
Was mehr ist, konnten die Forscher auch überrascht , zu beobachten , dass die Spermien nicht in einer geraden Linie aufwärts schwimmen , aber in einer spiralförmigen Bewegung entlang der Wände des Kanals. Die Samenzellen reagieren auf die Differenz in der Geschwindigkeit der Strömung in der Nähe der Wände der Kammer - , wo das Fluid an der Oberfläche angezogen wird, und ist daher bei niedrigster - und rieselfähigen Mitte des Rohres , so Dunkel .
Wenn Biologen in der Lage, ähnliche Strömungsgeschwindigkeitenin den Eileiter zu beobachten , könnte es helfen, festzustellen, ob Spermien sind in der Tat mit dieser Mechanismus durch den Körper navigieren , sagt er.
Mögliche Fortschritte in der künstlichen Besamung
Dies würde nicht nur unser Verständnis der menschlichen Fortpflanzung , aber es könnte eines Tages auch uns erlauben, neuer Diagnoseinstrumente und effizienter künstliche Befruchtung - Techniken entwickeln, behaupten die Forscher. Vervielfältigung Spezialisten konnten Spermaproben zu nehmen und künstlich zu erstellen die Bedingungen innerhalb des Körpers , um die Zellen , die die besten Schwimmer sind zu identifizieren , in einem Versuch, eine Vorauswahl , die am ehesten zum Erfolg , so Dunkel .
Die Forscher können auch mit unterschiedlichen Viskositäten Flüssigkeit in den Mikrokanälen zu experimentieren , zu bestimmen, welche in der stärksten Gegenstromanlage Effekt führen , sagt er. " So ist die Idee wäre es, die Feinabstimmung der Eigenschaften des flüssigen Mediums , dass die Samenzellen dazu bestehen , bevor Sie sie in den Körper einzusetzen, so dass Sie wissen die Zellen optimal Stromanlage zu erreichen."
In der Zwischenzeit wollen die Forscher untersuchen, ob Spermien zusammenarbeiten können , um das Ei zu erreichen , um zu beginnen. "Es ist eine allgemein verbreitete Überzeugung, dass es den Wettbewerb zwischen den Samenzellen , mit dem Stärkeren zuerst das Ei erreichen ", sagt Dunkel . "Aber neue Studien von unserem Team und anderen zu zeigen , dass Spermien ansammeln praktisch immer an der Oberfläche eines Rohres , und Sie können am Ende mit einer hohen lokalen Konzentration der Samenzellen , so dass es tatsächlich die Zusammenarbeit zwischen diesen Zellen , die sie zu schwimmen erlaubt sein schneller zusammen . "