Coesistenza di spermatozoi che nuotano individualmente e raggruppati. Gli spermatozoi a grappolo sono etichettati con ovali gialli. Barra della scala:50 μm. Credito:S Phuyal, SS Suarez, CK Tung
Si scopre che lo sperma va contro il flusso meglio quando nuotano insieme.
Nonostante l'idea popolare che la cellula riproduttiva maschile più veloce e in forma sia quella che vince la gara di fecondazione, la ricerca ha dimostrato che gli spermatozoi spesso si alleano per navigare nel tratto riproduttivo femminile in un'ampia gamma di specie di mammiferi. Un nuovo studio pubblicato sulla rivista Frontiers in Cell and Developmental Biology offre alcune ragioni convincenti alla base di un comportamento di clustering appena identificato.
Precedenti ricerche del team, guidate da scienziati della North Carolina A&T State University e della Cornell University, hanno scoperto per la prima volta che gli spermatozoi si uniscono naturalmente senza attaccarsi l'uno all'altro quando nuotano nel fluido viscoelastico. Questo è il tipo di fluido incontrato dallo sperma che migra attraverso la cervice e l'utero fino all'ovidotto dove viene fecondato l'uovo. Il termine viscoelasticità si riferisce sia allo spessore che all'elasticità.
Tuttavia, le squadre di sperma non attaccati non superano i nuotatori solisti, come fanno in altri esempi di comportamento di gruppo. Ad esempio, la testa dello sperma del topo di legno ha un gancio che la attacca fisicamente ad altri spermatozoi, collegandone centinaia a migliaia in una sorta di treno di spermatozoi che è più veloce dello sperma solitario.
Andare controcorrente
I ricercatori volevano apprendere i possibili benefici biologici di questo comportamento apparentemente strano su una scala e in un ambiente che non è facile da studiare, in particolare le correnti di fluido viscoelastico che fluiscono attraverso canali stretti nel tratto riproduttivo femminile. In una serie di esperimenti utilizzando sperma bovino (un buon modello per la varietà umana) e un dispositivo microfluidico per imitare i parametri fisici del tratto femminile, hanno osservato come gli spermatozoi raggruppati nel fluido viscoelastico reagivano a diversi scenari di flusso.
Hanno scoperto tre potenziali vantaggi biologici per il raggruppamento degli spermatozoi, basati sulla forza della corrente contro la quale lo sperma deve viaggiare. In primo luogo, in assenza di flusso, gli spermatozoi a grappolo sembrano cambiare direzione meno frequentemente e nuotare in linea retta. Contro un flusso da lieve a intermedio, gli spermatozoi raggruppati sono meglio allineati, come un banco di pesci che si dirige a monte. Infine, con portate fisiologiche elevate, sembra esserci sicurezza in numeri contro l'essere portati via dal forte flusso.
"In generale, direi che l'identificazione dei vantaggi della motilità che non sono il miglioramento della velocità non è usuale e quindi significativa. In qualche modo apriamo nuove strade per l'esame delle prestazioni dello sperma", ha osservato il dottor Chih-kuan Tung, coautore e professore associato di fisica presso la North Carolina A&T State University.
La fertilità ha bisogno della fisica
In qualità di fisico addestrato, Tung ha affermato di essere particolarmente incuriosito dalle dinamiche protettive in gioco quando il flusso è più pesante. "Questo potrebbe assomigliare alla formazione del gruppo in bicicletta, anche se la meccanica dei fluidi per lo sperma è drasticamente diversa da quella dei motociclisti. Vorremmo sicuramente saperne di più su questo."
Guardare lo sperma nuotare non è solo uno sport scientifico. Una migliore comprensione della fisica di come lo sperma naviga attraverso il complicato tratto riproduttivo femminile per fertilizzare l'uovo può avere implicazioni per i trattamenti dell'infertilità e oltre.
"A lungo termine, la nostra comprensione potrebbe fornire una migliore selezione dello sperma utilizzato per interventi come la fecondazione in vitro o altre tecnologie di riproduzione assistita", ha affermato Tung. "Questo potrebbe essere necessario poiché [questi metodi] in genere saltano alcuni o tutti i meccanismi di selezione presenti nel tratto femminile e producono risultati meno favorevoli". + Esplora ulteriormente
