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Wie Spermien weite Strecken zurücklegen, um eine Eizelle zu befruchten
Laut einer neuen Studie schwimmen Samenzellen äußerst effizient gegen eine Strömung und legen weite Strecken zurück, um ein Ei zu erreichen, um es zu befruchten.
Von den Hunderten von Millionen Samenzellen, die die Reise durch den Eileiter beginnen, werden nur wenige robuste Reisende jemals ihr Ziel erreichen. Laut einer neuen Studie schwimmen Samenzellen äußerst effizient gegen eine Strömung und legen weite Strecken durch schwieriges Gelände zurück, um ein Ei zu erreichen, um es zu befruchten.
Forscher der University of Cambridge und des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben die physikalischen Mechanismen identifiziert, die es Spermien ermöglichen, im menschlichen Körper zu navigieren und durch eine Vielzahl von Umgebungen auf Kurs zu bleiben.
weiße Blume mit rosa Streifen
Die Forschung kann uns helfen zu verstehen, wie einige Spermien so lange Strecken durch schwieriges Gelände zurücklegen, um eine Eizelle zu erreichen und zu befruchten, sagten die Forscher.
Von den Hunderten von Millionen Samenzellen, die die Reise durch den Eileiter beginnen, werden nur wenige robuste Reisende jemals ihr Ziel erreichen.
Dabei müssen die Zellen nicht nur über Distanzen, die etwa das 1.000-fache ihrer eigenen Länge betragen, in die richtige Richtung schwimmen, sondern sind dabei auch unterschiedlichen Chemikalien und Strömungen ausgesetzt.
Wir wissen zwar, dass Spermien Chemikalien, die von der Eizelle abgegeben werden, „riechen“ können, sobald sie ihr sehr nahe kommen, aber dies erklärt nicht, wie sie den größten Teil ihrer Reise navigieren, sagte Dr. Jorn Dunkel vom MIT, der die Forschung währenddessen durchführte Postdoktorand an der University of Cambridge.
Wir wollten wissen, welche physikalischen Mechanismen für die Navigation verantwortlich sein könnten, sagte Dunkel.
Denke man zum Beispiel an Lachse, könnten sie gegen den Strom schwimmen, und es stelle sich die Frage, ob sich etwas Ähnliches auch für menschliche Samenzellen bestätigen ließe, sagte Dunkel.
Es gibt seit über 100 Jahren qualitative Berichte, dass Spermien stromaufwärts schwimmen können, aber erst vor kurzem wurde die Rolle von Oberflächen festgestellt, die den Fluss begrenzen, sagte Goldstein.
Um zu verstehen, wozu die Zellen fähig sind, bauten die Forscher eine Reihe von künstlichen Mikrokanälen unterschiedlicher Größe und Form, in die sie die Spermien einführten.
Sie modifizierten den Flüssigkeitsfluss durch die Röhren, um zu untersuchen, wie Spermien auf unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten reagierten.
Sie fanden heraus, dass die Samenzellen bei bestimmten Fließgeschwindigkeiten sehr effizient stromaufwärts schwimmen konnten.
Wir haben herausgefunden, dass Sie, wenn Sie die richtigen Strömungsgeschwindigkeiten erzeugen, mehrere Minuten lang beobachten können, wie sie stromaufwärts schwimmen. Sie sind sehr robust, sagte Dunkel.
Die Forscher beobachteten, dass die Spermien nicht in einer geraden Linie stromaufwärts schwammen, sondern in einer spiralförmigen Bewegung entlang der Wände des Kanals.
weiße, gänseblümchenartige Blume mit gelber Mitte
Die Zellen reagieren auf den Unterschied der Stromgeschwindigkeit in der Nähe der Wände der Kammer – wo die Flüssigkeit an die Oberfläche gezogen wird und daher am langsamsten ist – und des frei fließenden Zentrums der Röhre.
Die Studie wurde in der Zeitschrift Life veröffentlicht.