Даже сперматозоиды должны держаться вместе.
Бычьи сперматозоиды плавают более эффективно, когда объединяются в группы, показало новое исследование, потенциально дающее представление о фертильности у людей. В смоделированных репродуктивных путях таких животных, как крупный рогатый скот и люди, такое поведение увеличивает шансы на то, что группы бычьих сперматозоидов опередят блуждающих одиночек, когда они будут стремиться оплодотворить женскую яйцеклетку, сообщают физик Чих-Куан Тунг и его коллеги 22 сентября в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology.
Преимущества кластеризации не сводятся только к скорости. "Они не быстрее", - говорит Тунг из Государственного сельскохозяйственного и технического университета Северной Каролины в Гринсборо. "По скорости они сравнимы или даже медленнее", чем сперматозоиды, путешествующие в одиночку. Если сравнивать сперматозоиды со стадами черепах, гоняющихся за отдельными зайцами, то победителями становятся не обязательно самые быстрые, а скорее те, кто может оставаться у цели.
В одиночку сперматозоиды обычно плывут по кривым путям, что является проблемой, поскольку кратчайшее расстояние между двумя точками - прямая линия. Но когда сперматозоиды собираются в группы по два и более, они плывут по более прямым маршрутам. Это поведение было отмечено парой тех же исследователей в предыдущем исследовании, где они отслеживали сперматозоиды, плавающие в неподвижных жидкостях (SN*: 3/17/16). Хотя это может дать преимущество скоплениям сперматозоидов, это поможет только в том случае, если они плывут в правильном направлении. Другие преимущества скопления сперматозоидов были неясны до тех пор, пока исследователи не разработали экспериментальную установку, которая ввела в эксперименты текучую жидкость.
У таких существ, как люди и крупный рогатый скот, сперматозоиды пробираются к яйцеклетке, плывя против течения слизи, которая проходит через шейку матки и удаляется от матки. Трудно изучить, какие преимущества может дать кластеризация, когда сперматозоиды плывут против течения внутри живых существ. Поэтому Тунг и его коллеги создали аналог в своей лаборатории: неглубокий, узкий, 4-сантиметровый канал, заполненный густой жидкостью, которая имитирует естественную слизь и течет со скоростью, которую исследователи могут контролировать.
В одиночку или группами, сперматозоиды, естественно, стремятся плыть против течения. Однако скопления сперматозоидов в эксперименте лучше справлялись с задачей, направляясь вверх по течению в потоке слизи, в то время как отдельные сперматозоиды чаще плыли в других направлениях. Несмотря на более быстрые путешествия некоторых отдельных сперматозоидов, более слабая способность направлять их вверх по течению препятствовала продвижению сперматозоидов-одиночек по сравнению с более медленно движущимися скоплениями.
Скопления также оставались на месте перед лицом быстро текущей слизи. Когда исследователи усилили поток в своем аппарате, многие отдельные сперматозоиды были смыты. Кластеры сперматозоидов гораздо реже попадали в поток.
Хотя сперматозоиды в исследовании были бычьими, преимущества кластеризации должны быть применимы и к человеческим сперматозоидам, говорит Тунг. Сперматозоиды обоих видов имеют схожие размеры. Они обычно соревнуются за оплодотворение одной яйцеклетки. И в отличие от свиней или других животных, у которых сперма попадает непосредственно в матку, и человеческие, и бычьи сперматозоиды начинают свой путь во влагалище и проходят через шейку матки, чтобы попасть в матку.
Изучение сперматозоидов в жидкостях, которые очень похожи на текучую слизь в репродуктивных путях, может выявить проблемы, которые не обнаруживаются при обычных наблюдениях за сперматозоидами, плавающими в неподвижных жидкостях, говорит Тунг. "Одна из надежд состоит в том, что такие знания помогут нам проводить более точную диагностику", чтобы получить подсказки для понимания бесплодия у людей (SN*: 3/31/03).
Подвергание спермы реалистичным условиям в лаборатории может вскоре предложить практическую помощь людям, испытывающим проблемы с зачатием, говорит исследователь фертильности Кристофер Барратт из Университета Данди в Шотландии, который не был связан с исследованием (SN*: 6/9/21).
"То, как сперматозоид реагирует на окружающую среду и как это может изменить его поведение, является очень важной темой", - говорит Барратт. "Этот тип технологии может быть использован или адаптирован для отбора спермы лучшего качества" для людей, нуждающихся в помощи при бесплодии. "Это было бы очень важно".
Источник: Science News *Журнал (SN)
