I ricercatori hanno scoperto cosa dà allo sperma umano la forza per avere successo nella corsa per fecondare l'uovo.

I ricercatori, dalle università di York e Oxford, hanno scoperto che uno strato esterno di rinforzo che ricopre le code dello sperma umano è ciò che dà loro la forza per eseguire i potenti colpi ritmici necessari per sfondare la barriera del muco cervicale.

Solo circa 15 dei 55 milioni di spermatozoi che intraprendono il viaggio infido per fecondare l'uovo sono in grado di attraversare il tratto riproduttivo dove il muco cervicale, che è cento volte più spessa dell'acqua, fa parte di una delle sfide selettive più difficili della natura.

I risultati potrebbero portare a migliori metodi di selezione dello sperma nelle cliniche di fecondazione in vitro, con lo sperma più adatto che viene identificato in condizioni che imitano più da vicino la natura.

3,5 milioni di persone nel Regno Unito sono affette da problemi di fertilità e le coppie che optano per la fecondazione in vitro spendono in media £ 20, 000.

Dott. Hermes Gadêlha, dal Dipartimento di Matematica dell'Università di York, ha detto:"Ancora non capiamo appieno come, ma la capacità di nuotare di uno spermatozoo potrebbe essere associata all'integrità genetica. Il muco cervicale fa parte del processo nel corpo femminile per garantire che solo i migliori nuotatori arrivino all'uovo.

"Durante il processo di selezione dello sperma, Le cliniche di fecondazione in vitro attualmente non utilizzano un liquido altamente viscoso per testare lo sperma migliore poiché fino ad ora non era del tutto chiaro se questo fosse importante. Il nostro studio suggerisce che sono necessari più test clinici e ricerche per esplorare l'impatto di questo elemento dell'ambiente naturale quando si seleziona lo sperma per i trattamenti di fecondazione in vitro".

Le code degli spermatozoi, o flagelli, sono incredibilmente complesse e misurano solo la larghezza di un capello.

I ricercatori hanno utilizzato un modello di sperma virtuale per confrontare le code degli spermatozoi di esseri umani e altri mammiferi, che fertilizzano all'interno del corpo; con sperma di ricci di mare, che fertilizzano all'esterno del corpo rilasciando il loro sperma nell'acqua di mare.

Mentre le code del riccio di mare e lo sperma umano condividono lo stesso nucleo interno flessibile, lo studio suggerisce che le code degli spermatozoi nei mammiferi potrebbero aver sviluppato uno strato esterno di rinforzo per dare loro l'esatta quantità di forza e stabilità extra necessarie per superare la spessa barriera di liquidi che incontrano durante la fecondazione interna.

I ricercatori hanno utilizzato modelli virtuali per aggiungere e rimuovere le caratteristiche dei flagelli nelle diverse specie in modo da poterne identificare la funzione.

Hanno testato la capacità dello sperma virtuale simile a un riccio di mare di nuotare attraverso un liquido viscoso come il muco cervicale e hanno scoperto che le loro code si piegavano rapidamente sotto la pressione, rendendoli incapaci di spingersi in avanti.

Lo sperma umano d'altra parte, agitato selvaggiamente in un liquido a bassa viscosità come l'acqua, ma in liquidi più densi cominciarono a nuotare in una potente onda ritmica.

Il Dr. Gadêlha ha aggiunto:"Utilizzando lo sperma virtuale siamo stati in grado di vedere come lo sperma dei mammiferi è particolarmente adattato per nuotare attraverso fluidi più densi. Non sappiamo quale adattamento sia venuto prima:lo sperma più forte o il muco cervicale, o se si sono co-evoluti, ma nulla in natura è per caso e precisamente ciò che è necessario per la riproduzione delle specie è stato aggiunto a causa della pressione evolutiva nel corso di milioni di anni".

Senza un sistema nervoso centrale che prenda decisioni su come muoversi e quando, ciò che controlla il movimento degli spermatozoi rimane un mistero scientifico.

"Lo sappiamo, proprio come nelle nostre braccia e gambe, lo sperma ha muscoli minuscoli che permettono alle loro code di piegarsi, ma nessuno sa come questo sia orchestrato all'interno della coda, su scala nanometrica, " ha detto il dottor Gadêlha.

"Gli spermatozoi sono un archetipo dell'auto-organizzazione:il movimento sembra avvenire automaticamente, forse a causa di una complessa combinazione di molti meccanismi in gioco."