Сперматозоиды не просто плывут, а буквально ввинчиваются вперед, создавая в жидкости сверхспиральные вихревые структуры. Это придает им дополнительную тягу в гонке к яйцеклетке, обнаружили австралийские физики.
Используя двойную микроскопию и высокоскоростную съемку, исследователи из лаборатории прикладной микрофлюидики и биоинженерии Университета Монаша и группы механики жидкостей Мельбурнского университета визуализировали гидродинамические процессы, возникающие при движении половых клеток. Результаты опубликованы в журнале Cell Reports Physical Science.
Оказалось, сперматозоид создает завихрения в жидкости, которые прикрепляются к нему и синхронно вращаются, усиливая поступательное движение и помогая сохранять прямую траекторию.
«Представьте, что вы берете прямую резиновую ленту и скручиваете ее в спираль. Теперь добавьте еще один виток, чтобы создать суперспираль — плотно скрученную, сверхзакрученную структуру, — объясняет профессор Реза Носрати из Монаша. — Этот дополнительный виток в жидкости усиливает движение сперматозоидов, следуя за ними по мере закручивания, позволяя им плыть более эффективно».
«Когда сперматозоид плывет, его жгутик (хвост) создает волнообразное движение, которое формирует завихрения в жидкости, потенциально оптимизируя их продвижение в репродуктивном тракте. Но самое удивительное — то, как эти спиралевидные "отпечатки" в окружающей жидкости прикрепляются к телу сперматозоида и вращаются синхронно, добавляя дополнительную тягу», — говорит профессор.
Исследование развивает предыдущую работу его команды, в которой изучалась подвижность сперматозоидов вблизи поверхностей. Теперь же впервые удалось одновременно зафиксировать движение жгутика и окружающее 3D-поле потока, что дало четкое понимание механики движения сперматозоидов.
Результаты будут полезны для репродуктивной науки, уверен Носрати: «Размер и сила этих потоков могут влиять на взаимодействие сперматозоидов с окружающими поверхностями, другими сперматозоидами или даже с самой яйцеклеткой».
Кроме того, эти открытия имеют более широкое значение для понимания движения других микроскопических пловцов, например бактерий. Это пригодится в изучении распространения инфекций или образования биопленок.
Исследование: сперматозоиды лучше плывут к яйцеклетке, когда они в группе
Подводный дрон передвигается с помощью жгутиков, как бактерии — видео