Lo sperma non nuota come pensavamo, secondo un nuovo studio

Al microscopio, lo sperma umano sembra nuotare come anguille dimenanti, code che volteggiano avanti e indietro mentre cercano un uovo da fertilizzare. 

Ma ora, la nuova microscopia 3D e il video ad alta velocità rivelano che lo sperma non nuota affatto in questo movimento semplice e simmetrico. Invece, si muovono con una rotazione sfrenata che compensa il fatto che le loro code in realtà battono solo su un lato. 

"È quasi come se fossi un nuotatore, ma potresti solo muovere la gamba da un lato", ha detto l'autore dello studio Hermes Gadêlha, un matematico dell'Università di Bristol nel Regno Unito "Se lo facessi in una piscina e tu facevi questo solo da un lato, nuotavi sempre in tondo.… La natura nella sua saggezza si è [innalzata] con un modo molto complesso e ingegnoso di andare avanti. " 

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Strani nuotatori

La prima persona ad osservare da vicino lo sperma umano è stata Antonie van Leeuwenhoek, uno scienziato olandese noto come il padre della microbiologia. Nel 1677, van Leeuwenhoek rivolse il suo microscopio di nuova concezione verso il suo seme, vedendo per la prima volta che il fluido era pieno di minuscole cellule dimenanti. 

Sotto un microscopio 2D, era chiaro che gli spermatozoi erano spinti dalle code, che sembravano oscillare da un lato all'altro mentre la testa dello sperma ruotava. Per i successivi 343 anni, questa fu la comprensione di come si muoveva lo sperma umano. 

"[M] qualsiasi scienziato ha postulato che è probabile che ci sia un elemento 3D molto importante nel modo in cui si muove la coda dello sperma, ma ad oggi non abbiamo avuto la tecnologia per effettuare tali misurazioni in modo affidabile", ha detto Allan Pacey, professore di andrologia presso l'Università di Sheffield in Inghilterra, che non è stata coinvolta nella ricerca. 

La nuova ricerca è quindi un "significativo passo avanti", ha scritto Pacey in una e-mail a . 

Gadêlha e i suoi colleghi presso l'Universidad Nacional Autónoma de México hanno iniziato la ricerca di "esplorazione del cielo blu", ha detto Gadêlha. Utilizzando tecniche di microscopia che consentono l'imaging in tre dimensioni e una fotocamera ad alta velocità in grado di catturare 55.000 fotogrammi al secondo, hanno registrato il nuoto dello sperma umano su un vetrino da microscopio. 

"Quello che abbiamo scoperto è stato qualcosa di assolutamente sorprendente, perché ha completamente rotto con il nostro sistema di credenze", ha detto Gadêlha . 

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Le code dello sperma non stavano dimenando, come una frusta, da un lato all'altro. Invece, potevano battere solo in una direzione. Per estrarre il movimento in avanti da questo movimento asimmetrico della coda, la testa dello sperma ruotava con un movimento nervoso nello stesso momento in cui la coda ruotava.La rotazione della testa e la coda sono in realtà due movimenti separati controllati da due diversi meccanismi cellulari, ha detto Gadêlha . Ma quando si combinano, il risultato è qualcosa come una lontra rotante o una punta rotante. Nel corso di una rotazione di 360 gradi, il movimento della coda da un lato si uniforma, aumentando la propulsione in avanti.

"Lo sperma non sta nemmeno nuotando, lo sperma sta perforando il fluido", ha detto Gadêlha. 

I ricercatori hanno pubblicato i loro risultati oggi (31 luglio) sulla rivista Science Advances.

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Asimmetria e fertilità

In termini tecnici, il modo in cui lo sperma si muove è chiamato precessione, nel senso che ruota attorno a un asse, ma quell'asse di rotazione sta cambiando. I pianeti lo fanno nei loro viaggi di rotazione attorno al sole, ma un esempio più familiare potrebbe essere una trottola, che oscilla e danza sul pavimento mentre ruota sulla sua punta. 

"È importante notare che durante il loro viaggio verso l'uovo che lo sperma nuoterà attraverso un ambiente molto più complesso rispetto alla goccia di fluido in cui sono stati osservati per questo studio", ha detto Pacey. "Nel corpo della donna, dovranno nuotare in canali stretti di fluido molto appiccicoso nella cervice, pareti di cellule ondulate nelle tube di Falloppio, così come devono far fronte alle contrazioni muscolari e al fluido che viene spinto lungo (dalle cime che si alzano cellule chiamate ciglia) nella direzione opposta a dove vogliono andare. Tuttavia, se sono effettivamente in grado di perforare la loro strada in avanti, ora posso vedere con molta più chiarezza come lo sperma potrebbe far fronte a questo corso di aggressione per raggiungere l'uovo ed essere in grado di entrarci, "disse Pacey

La motilità degli spermatozoi, o capacità di muoversi, è una delle metriche chiave che i medici della fertilità guardano quando valutano la fertilità maschile, ha detto Gadêlha. Il rotolamento della testa dello sperma non è attualmente considerato in nessuna di queste metriche, ma è possibile che ulteriori studi possano rivelare alcuni difetti che interrompono questa rotazione e quindi ostacolano il movimento dello sperma. 

Le cliniche per la fertilità utilizzano la microscopia 2D e sono necessari ulteriori lavori per scoprire se la microscopia 3D potrebbe trarre vantaggio dalla loro analisi, ha detto Pacey. 

"Certamente, qualsiasi approccio 3D dovrebbe essere veloce, economico e automatizzato per avere un valore clinico", ha detto. "Ma a prescindere da questo, questo documento è sicuramente un passo nella giusta direzione".

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