Sædhold svømmer mere jævnt mod strømmen

Det viser sig, at sædceller går bedre imod strømmen, når de svømmer sammen.

På trods af den populære idé om, at den hurtigste og stærkeste mandlige kønscelle er den, der vinder befrugtningsløbet, har forskning vist, at sædceller ofte går sammen om at navigere i det kvindelige kønsorgan hos en lang række pattedyrarter. En ny undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Grænser i celle- og udviklingsbiologi tilbyder nogle overbevisende årsager bag en nyligt identificeret klyngeadfærd.

Tidligere forskning fra holdet, ledet af forskere fra North Carolina A&T State University og Cornell University, opdagede først, at sædceller naturligt trækker sammen uden at binde sig til hinanden, når de svømmer i viskoelastisk væske. Dette er den type væske, som sædceller støder på, der migrerer gennem livmoderhalsen og livmoderen til æggelederen, hvor ægget befrugtes. Udtrykket viskoelasticitet refererer til både tykkelse og elasticitet.

Hold af ubundne sædceller overgår dog ikke solo-svømmerne, som de gør i andre eksempler på gruppeadfærd. For eksempel har skovmusens sædhoved en krog, der fysisk fastgør den til andre sædceller, og forbinder hundreder til tusinder i en slags sædceller, der er hurtigere end enlige sædceller.

Gå imod strømmen

Forskerne ønskede at lære de mulige biologiske fordele ved denne tilsyneladende mærkelige adfærd i en skala og i en indstilling, der ikke er let at studere - specifikt strømme af viskoelastisk væske, der strømmer gennem smalle kanaler i den kvindelige forplantningskanal. I en række eksperimenter med kvægsperm (en god model for den menneskelige sort) og en mikrofluidisk enhed til at efterligne de fysiske parametre i den kvindelige kanal, observerede de, hvordan sæd, der var samlet i viskoelastisk væske, reagerede på forskellige strømningsscenarier.

De fandt tre potentielle biologiske fordele ved spermklynger baseret på styrken af ​​den strøm, som spermen skal rejse imod. For det første, i mangel af flow, ser klyngede sæd ud til at ændre retning sjældnere og svømme i en mere lige linje. Mod en mild til mellemstrøm er klyngede sædceller bedre justeret, som en fiskestime på vej opstrøms. Endelig, under høje fysiologiske strømningshastigheder, ser der ud til at være sikkerhed i antal mod at blive båret væk af den stærke strøm.

"Generelt vil jeg sige, at identifikation af motilitetsfordele, der ikke er hastighedsforøgelse, ikke er sædvanligt og derfor væsentligt. På nogle måder åbner vi nye veje til undersøgelse af sædkvalitet," bemærkede Dr. Chih-kuan Tung, medforfatter. og lektor i fysik ved North Carolina A&T State University.

Fertilitet har brug for fysik

Som uddannet fysiker sagde Tung, at han er særligt fascineret af den beskyttende dynamik, der er på spil, når flowet er tungest. "Dette kan ligne pelotondannelsen i cykling, selvom væskemekanikken for sæd er drastisk forskellig fra motorcyklisterne. Vi vil bestemt gerne vide mere om dette."

At se sperm svømme er ikke kun en videnskabelig sport. Bedre forståelse af fysikken i, hvordan sæd navigerer gennem den komplicerede kvindelige forplantningskanal for at befrugte ægget, kan have konsekvenser for infertilitetsbehandlinger og videre.

"På længere sigt kan vores forståelse give bedre udvælgelse af sæd, der bruges til intervention såsom in vitro fertilisering eller andre assisteret reproduktionsteknologier," sagde Tung. "Dette kan være nødvendigt, da [disse metoder] typisk springer over nogle eller alle de udvælgelsesmekanismer, der er til stede i den kvindelige kanal og giver mindre gunstige resultater." + Udforsk yderligere

Sådan finder du vindende sædceller:Undersøg deres racerstriber