Группы сперматозоидов опережают одиночек в брачной гонке!

Плавание группами помогает сперматозоидам оставаться на своем пути в репродуктивном тракте.

Сперматозоиды быка, сгруппированные в группы по два или более, плывут более прямо и прямо, чем отдельные сперматозоиды, в своем путешествии, чтобы оплодотворить женскую яйцеклетку.

Даже сперма должна слипаться.

Новое исследование показывает, что сперматозоиды быков плавают более эффективно, когда собраны в скопления, что потенциально дает представление о фертильности у людей. В смоделированных репродуктивных путях животных, таких как крупный рогатый скот и люди, поведение увеличивает шансы того, что группы кооперативных сперматозоидов крупного рогатого скота опередят блуждающих одиночек, поскольку они стремятся оплодотворить женскую яйцеклетку, сообщают физик Чжи-Куан Тунг и его коллеги 22 сентября в Frontiers in Cell . и биология развития.

Преимущества кластеризации не сводятся к абсолютной скорости. «Они не быстрее», — говорит Тунг из сельскохозяйственного и технического государственного университета Северной Каролины в Гринсборо. «С точки зрения скорости они сравнимы или медленнее», чем сперматозоиды, путешествующие в одиночку. Подобно сперме, эквивалентной стадам черепах, гоняющихся за отдельными зайцами, побеждает не обязательно самый быстрый, а скорее тот, кто может не сбиться с цели.

Сами по себе сперматозоиды, как правило, следуют изогнутым путям, что является проблемой, поскольку кратчайшее расстояние между двумя точками — прямая линия. Но когда сперматозоиды собираются группами по два и более, они плывут по более прямому маршруту. Это поведение было отмечено парой тех же исследователей в предыдущем исследовании, где они отслеживали плавание сперматозоидов в стационарных жидкостях (SN: 17.03.16). Хотя это может дать кластерам сперматозоидов преимущество, это поможет только в том случае, если они движутся в правильном направлении. Другие преимущества кластеризации сперматозоидов не были очевидны до тех пор, пока исследователи не разработали экспериментальную установку, которая вводила в свои эксперименты проточную жидкость.

У таких существ, как люди и крупный рогатый скот, сперматозоиды попадают в яйцеклетку, плывя против потока слизи, который течет через шейку матки и удаляется от нее. Трудно изучить, какие преимущества может дать кластеризация, плывя вверх по течению внутри живых существ. Поэтому Танг и его коллеги создали аналог в своей лаборатории: неглубокий, узкий канал длиной 4 сантиметра, заполненный густой жидкостью, которая имитирует естественную слизь и течет со скоростью, которую исследователи могли контролировать.

В одиночку или в группах сперматозоиды естественным образом стремятся плыть вверх по течению. Тем не менее, кластеры сперматозоидов в эксперименте лучше справились с задачей, направляясь вверх по течению в поток слизи, в то время как отдельные сперматозоиды с большей вероятностью направлялись в других направлениях. Несмотря на более быстрое перемещение некоторых отдельных сперматозоидов, более слабая способность указывать вверх по течению препятствовала продвижению одиночных сперматозоидов по сравнению с более медленными скоплениями.

В густой, похожей на слизь жидкости, текущей слева направо, скопления сперматозоидов более последовательно движутся против течения, чем отдельные сперматозоиды поодиночке.

Скопления также сохраняли курс на фоне быстро оттекающей слизи. Когда исследователи увеличили поток в своем аппарате, многие отдельные сперматозоиды были смыты. Скопления сперматозоидов гораздо реже уносились вниз по течению.

Хотя сперма в исследовании была бычьей, преимущества кластеризации должны быть применимы и к сперме человека, говорит Тунг. Сперматозоиды обоих видов имеют схожие размеры. Пловцы обычно соревнуются за оплодотворение одной яйцеклетки. И в отличие от свиней или других животных, у которых сперма откладывается непосредственно в матку, как человеческая, так и бычья сперма начинают свой путь во влагалище и проходят через шейку матки, чтобы попасть в матку.

По словам Тунга, изучение сперматозоидов в жидкостях, очень похожих на текущую слизь в половых путях, может выявить проблемы, которые не обнаруживаются при обычном наблюдении за сперматозоидами, плавающими в стационарных жидкостях. «Есть надежда, что такого рода знания помогут нам лучше диагностировать», чтобы дать ключ к пониманию бесплодия у людей (SN: 31.03.03).

По словам исследователя фертильности Кристофера Барратта из Университета Данди в Шотландии, исследование спермы в реальных условиях в лаборатории вскоре может предложить практическую помощь людям, у которых есть проблемы с зачатием (SN: 6/9/21).

«То, как сперматозоид реагирует на окружающую среду и как это может изменить ее поведение, является очень важным вопросом», — говорит Барратт. «Этот тип технологии можно использовать или адаптировать для отбора спермы более высокого качества» для людей, нуждающихся в помощи в лечении бесплодия. — Это было бы очень важно.