Biología-Desarrollo

Fin de una creencia de 300 años | Los espermatozoides humanos no nadan moviendo la cola.

Un avance en la ciencia de la fertilidad por parte de investigadores de Bristol y México ha destrozado la visión universalmente aceptada de cómo los espermatozoides «nadan».

Más de trescientos años después de que Antonie van Leeuwenhoek usara uno de los primeros microscopios para describir el esperma humano como si tuviera una «cola que, cuando nada, azota con un movimiento de serpiente, como anguilas en el agua», los científicos han revelado que se trata de una ilusión óptica.

Utilizando microscopía 3D y matemáticas de última generación, el Dr. Hermes Gadelha de la Universidad de Bristol, el Dr. Gabriel Corkidi y el Dr. Alberto Darszon de la Universidad Nacional Autónoma de México, han sido pioneros en la reconstrucción del verdadero movimiento de la cola del esperma en 3D

Utilizando una cámara de alta velocidad capaz de grabar más de 55,000 cuadros en un segundo, y una platina de microscopio con un dispositivo piezoeléctrico para mover la muestra hacia arriba y hacia abajo a una velocidad increíblemente alta, pudieron escanear el esperma nadando libremente en 3D.

El innovador estudio, publicado en la revista Science Advances, revela que la cola del esperma es de hecho torpe y solo se mueve por un lado. Si bien esto debería significar que el golpe unilateral del espermatozoide lo haría nadar en círculos, los espermatozoides han encontrado una forma inteligente de adaptarse y nadar hacia adelante.

«Los espermatozoides humanos se daban cuenta si rodaban mientras nadaban, al igual que las nutrias juguetonas que sacaban sacacorchos a través del agua, su alimentación unilateral se promediaría y nadarían hacia adelante», dijo el Dr. Gadelha, jefe del Laboratorio de Polímatos del Departamento de Bristol de Bristol. Ingeniería matemática y experta en matemática de la fertilidad.

«El giro rápido y altamente sincronizado de los espermatozoides causa una ilusión cuando se ve desde arriba con microscopios 2D: la cola parece tener un movimiento simétrico de lado a lado,»como anguilas en el agua», como lo describió Leeuwenhoek en el siglo XVII.

«Sin embargo, nuestro descubrimiento muestra que los espermatozoides han desarrollado una técnica de natación para compensar su irregularidad y al hacerlo han resuelto ingeniosamente un rompecabezas matemático a escala microscópica: creando simetría a partir de la asimetría», dijo el Dr. Gadelha.

«Sin embargo, el giro de los espermatozoides en forma de nutria es complejo: la cabeza de los espermatozoides gira al mismo tiempo que la cola de los espermatozoides gira alrededor de la dirección de natación. Esto se conoce en física como precesión, al igual que cuando las órbitas de la Tierra y Marte precesan alrededor el sol.»

Los sistemas de análisis de semen asistidos por computadora que se usan hoy en día, tanto en clínicas como para investigación, aún usan vistas 2D para observar el movimiento de los espermatozoides. Por lo tanto, como el primer microscopio de Leeuwenhoek, todavía son propensos a esta ilusión de simetría al evaluar la calidad del semen. 

Este descubrimiento, con su novedoso uso de la tecnología de microscopio 3D combinada con las matemáticas, puede proporcionar una nueva esperanza para descubrir los secretos de la reproducción humana.

«Con más de la mitad de la infertilidad causada por factores masculinos, comprender la cola del esperma humano es fundamental para desarrollar herramientas de diagnóstico futuras para identificar espermatozoides no saludables», agrega el Dr. Gadelha, cuyo trabajo ha revelado previamente la biomecánica de la curvatura de los espermatozoides y las tendencias rítmicas precisas que caracterizan cómo se mueve un esperma hacia adelante.

El Dr. Corkidi y el Dr. Darszon fueron pioneros en la microscopía 3D para la natación de esperma.

«Esta fue una sorpresa increíble, y creemos que nuestro microscopio 3D de última generación revelará muchos más secretos ocultos en la naturaleza. Algún día esta tecnología estará disponible para los centros clínicos», dijo el Dr. Corkidi.

«Este descubrimiento revolucionará nuestra comprensión de la motilidad de los espermatozoides y su impacto en la fertilización natural. Se sabe muy poco sobre el intrincado entorno dentro del tracto reproductivo femenino y cómo la natación de espermatozoides afecta la fertilización. Estas nuevas herramientas nos abren los ojos a las increíbles capacidades que tienen los espermatozoides», dijo el Dr. Darszon.

Mayor información: Hermes Gadêlha, Paul Hernández-Herrera, Fernando Montoya, et al. «Human sperm uses asymmetric and anisotropic flagellar controls to regulate swimming symmetry and cell steering». Science Advances, Published: 31 Jul 2020.

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