Често си представяме сперматозоидите като плувци – малки клетки, които размахват опашките си, за да се движат през течността в посока към яйцеклетката.
Ново откритие на изследователи от университета Монаш обаче разкрива една много по-сложна и завладяваща реалност.
Сперматозоидите не просто плуват – те се въртят през течността в строго координиран танц с вихри, които им дават мощен тласък за придвижване.
Вихри, които се въртят в синхрон
Учени от университета Монаш и университета в Мелбърн установяват, че сперматозоидите генерират спираловидни течения с форма на въртящи се тирбушончета, които всъщност се прикрепят към телата им и се въртят в пълна хармония с тях.
Това синхронизирано въртене засилва движението на сперматозоида напред и му помага да се движи по права линия.
Това изследване бележи значителен скок в разбирането на подвижността на сперматозоидите.
Предишни изследвания са разглеждали движението на сперматозоидите в близост до повърхности, но за първи път учените визуализират както движението на флагела, така и пълното 3D поле на потока, обграждащо клетката.
Силата на опашката
В основата на това движение е камшичето на сперматозоида – подобната на камшик опашка, която го придвижва напред. По време на движението си тя създава вихрово движение в околната течност.
При тези движения се образуват спираловидни структури от течност, които приличат на тирбушон, които се движат зад и около сперматозоидите.
„Докато сперматозоидът плува, неговото камшиче (опашка) генерира камшично движение, което създава завихрящи се течни потоци, които биха могли да оптимизират придвижването му в репродуктивния тракт. Това, което е наистина очарователно, е как тези спираловидни „отпечатъци“ в заобикалящата течност се прикрепят към тялото на сперматозоида и се въртят в синхрон, добавяйки допълнителна тяга“, казва професор Носрати.
Това координирано въртене между вихрите на течността и самия сперматозоид осигурява неочаквано механично предимство, което позволява на клетката да пести енергия, като същевременно поддържа посоката и скоростта.
Последици за изследването на плодовитостта
Разбирането на начина, по който сперматозоидите взаимодействат с течната си среда, може да има сериозни последици за репродуктивната наука.
Тези подобни на вихрушка течения могат да повлияят на начина, по който сперматозоидите взаимодействат с повърхности, други сперматозоиди или дори с яйцеклетката – потенциално играейки роля за успеха на оплождането.
Изследването е осъществено в сътрудничество между лабораторията за приложна микрофлуидика и биоинженерство (AMB) на университета Монаш и групата по механика на флуидите на университета в Мелбърн.
С помощта на усъвършенствани 3D изображения екипите успяват да реконструират полетата на потока около плуващите сперматозоиди, разкривайки ново ниво на детайлност при анализа на поведението на сперматозоидите.
Разбиране на микроскопичните плувци
Макар че фокусът на изследването е върху човешките сперматозоиди, откритията далеч надхвърлят границите на плодовитостта.
Това откритие открива и нови пътища в микробиологията и динамиката на флуидите.
Като разбират как микроскопичните плувци като бактериите се ориентират и прилепват към повърхности, учените могат да получат по-задълбочен поглед върху пътищата на инфекциите и образуването на биофилми.
„Тези визуализации ни помагат да разберем по-добре динамиката на флуидите и начина, по който сперматозоидите и другите микроорганизми се придвижват през различни течности“, казва професор Носрати.
Изследването е публикувано в списание Cell Reports Physical Science.
Източник: InterestingEngineering
