Puslespillet om sæd og overfladeattraktion

I 1963 fandt zoologen Lord Rothschild ud af, at sædceller i en dråbe tyresæd havde en tendens til at fordele sig selv på en bestemt ikke-tilfældig måde. Af en eller anden grund var de meget mere tilbøjelige til at være tæt på dråbens overflade end nær dens centrum.

Siden da har mange biologer bemærket det faktum, at sædceller af alle slags har tendens til at samle sig nær en overflade i stedet for på den eller langt væk fra den. Faktisk har de en tendens til at navigere i en bestemt afstand fra en overflade, såsom dækglasset eller objektglasset under et mikroskop, en adfærd, der har vist sig at være meget nyttig for biologer, der studerer disse celler.

Netop hvorfor sædceller skulle opføre sig på denne måde, har længe undret biologer. Nu kaster David Smith og John Blake ved University of Birmingham i Storbritannien lidt lys over sagen ved at skabe en væskedynamikmodel af en svømmende sædcelle og de kræfter, der virker på denne skala.

Deres konklusion er, at akkumuleringen nær overflader er en effekt udelukkende af væskedynamik snarere end nogen form for overfladesøgende adfærd hos sæden selv. Effekten er dog subtil og viser sig kun i lange simuleringer af sædens adfærd i væsker

Smith og Blake siger, at der er flere effekter på arbejde. For det første er der en meget svag væskedynamisk kraft, der trækker celler mod en overflade.

Men af ​​forskellige årsager har en sædcelle en tendens til at indtage en bestemt holdning, når den kommer tæt på en overflade: halen har en tendens til at sidde tættere på overfladen end hovedet. Denne tilbøjelighed får sæden til at svømme væk fra overfladen.

Hertil kommer en sæds naturlige bevægelse, når den svømmer, hvilket får den til at svømme først væk fra og derefter mod en overflade.

Smith og Blake simulerede effekten af ​​disse kræfter og gentog dem. De fandt ud af, at efter 8000 cyklusser ville en sæds svømmebane altid vende mod en bestemt afstand fra overfladen. Overfladen tiltrækker ikke blot cellen; det forårsager skiftevis pitching mod og væk fra overfladen, der styrer cellen til denne uendelige afstand, siger de.

Denne konvergens til en bestemt afstand væk fra en overflade tager tid. Men Smith og Blake siger, at størrelsen og formen af ​​cellens hoved fremskynder dette betydeligt.

Så det er en subtil effekt, der langt hen ad vejen kan opklare dette langvarige mysterium.

Det rejser dog en række andre spørgsmål, såsom hvorfor sædceller kommer til at have denne mærkelige egenskab i det første tilfælde. Er det en artefakt, der kun observeres under de meget kunstige omstændigheder, der opstår under dækglas og mikroskoper? Eller er det biologisk signifikant, i så fald hvordan udviklede det sig og hvorfor?

Og endelig, kan denne bedre forståelse af sperm-adfærd bruges i fertilitetsbehandlinger? Omkring 1 ud af 6 par i den vestlige verden har problemer med at blive gravide, og af disse menes omkring halvdelen at være resultatet af problemer relateret til sæd.

En bedre forståelse af sædmotilitet vil helt sikkert en dag hjælpe og kan også være vigtig på andre områder, såsom husdyravl og bevarelse af vilde dyr.

Ref: arxiv.org/abs/1007.2153 : Overfladeakkumulering af spermatazoer: et væskedynamisk fænomen

skjule