Человеческая сперма достигает маточной трубы и оплодотворяет яйцеклетку. Вообще говоря, ониНеобходимо перенести расстояние от 15 см до 18 см.Учитывая, что сперма - одна из самых маленьких клеток у животных...Длина человеческого сперматозоида от акросомы до конца составляет всего около 50 микрон., перемещение более чем на 15 см – задача не из легких.

На самом деле, на 15-сантиметровом пути не только очень большое расстояние для сперматозоидов, но и различные «мины-ловушки», поскольку сперма является инородным телом для женщин и будет естественно защищена от него.

К ним относятся цервикальная слизь, улавливающая сперматозоиды, лейкоциты, поглощающие сперматозоиды, и т. д. Когда каждый раз сотни миллионов сперматозоидов отправляются одновременно, только около 200 из них могут фактически достичь места назначения - связаться с яйцеклеткой.

квапан/Flickr

Итак, интересный вопрос: как движутся сперматозоиды? Как он получает энергию, чтобы продолжать двигаться вперед?

Есть несколько очень интересных историй о «плавании» сперматозоидов, поэтому о них нужно упомянуть отдельно. Эта штука обманывала учёных более 300 лет.

Как сперма обманывала учёных более 300 лет

В 1677 году, после того как голландский учёный Левенгук, отец оптической микроскопии, усовершенствовал микроскоп, он внимательно наблюдал в этот микроскоп собственную сперму. Это был первый раз, когда люди увидели сперму.

Картина: Левенгук

По описанию Левенгука, он видел огромное количество «микроорганизмов». У каждого из этих «существ» была раздутая голова и длинный, почти прозрачный хвост. Они были полны энергии и извивались, как змеи и как угри в воде.

В то время люди не думали, что это половые клетки человека. Фактически,Левенгук полагал, что они были своего рода паразитическими животными (вероятно, он испугался, когда впервые увидел их своими), и специально ввёл термин «сперматозоиды» (теперь переводится как сперматозоидное животное), чтобы описать это «существо».

Картина: В то время люди думали, что в акросоме сперматозоида живут маленькие человечки.

Долгое время после открытия сперматозоидов люди фактически не знали, для чего используются эти клетки.

В 1695 году Николас Харцок, тоже голландец, после наблюдения за спермой мгновенно почувствовал, что понял «тайну Божью». Он впервые определил роль сперматозоидов, полагая, что в сперме живут маленькие человечки, а затем эти маленькие человечки развились в более крупных людей в животе женщины. В этом вся суть рождаемости.

Но смущает то, что этот человек не может объяснить, почему вошло так много людей, а в итоге вышли только один или двое.

Люди не понимали тайны размножения млекопитающих до 1827 года, поскольку в этом году ученые открыли яйца (найти яйца было сложно, поскольку их количество было очень ограничено). Лишь в 1876 году ученые наконец наблюдали слияние сперматозоидов и яйцеклеток, и тайны размножения млекопитающих были наконец раскрыты.

Давайте вернемся к открытию Левенгуком спермы. Хотя он и не знал, для чего нужны эти «существа», он определенно очень хорошо описывал существ под микроскопом.

В ту эпоху, когда еще не было фотоаппаратов, Левенгук даже нарисовал от руки портрет сперматозоида (на фото выше) и впервые описал с помощью образов и слов одновременно, как движется сперматозоид – он движется вперед, взмахивая хвостом влево и вправо, как головастик или рыба.

Движение спермы в таком виде (шевелящий хвост), вероятно, соответствует стереотипу почти каждого из нас, ведь именно так это обычно описывается в большинстве научно-популярных книг, с которыми мы сталкиваемся.

До недавнего времени (2020 г.) исследователи из Национального автономного университета Мексики обнаружили, что:Оказывается, сперма не «плывет», так размахивая хвостом. На самом деле он движется в виде вращающегося отверстия.

Исследователи из Национального автономного университета Мексики использовали 3D-микроскоп с пьезоэлектрическим устройством и высокоскоростную камеру, способную записывать более 55 000 кадров в секунду, для 3D-сканирования свободно плавающих сперматозоидов, а затем математически сконструировали движение сперматозоидов (как показано ниже) [1]

Это исследование было опубликовано в журнале Science Advances 31 июля 2020 года. Его исследователь Гаделья сказала в интервью: «Сперматозоиды вообще не плавают, они просто продолжают бурить жидкость».

Фактически, из-заБыстрое и высокосинхронизированное вращение сперматозоидов – 20 вращений в секунду., наблюдение в 2D-микроскоп не может правильно понять их движение — можно увидеть только колебания влево и вправо, а в современных исследованиях обычно используются 2D-микроскопы, поэтому сперма вот так обманывает учёных уже более 300 лет.

Почему сперма вращается?

Сперматозоиды — это высокоспециализированные клетки, а это значит, что они находятся под огромным эволюционным давлением, и все их характеристики имеют единственную цель — завершить оплодотворение.

Плавательная поза, состоящая из раскачивания из стороны в сторону, подходит для движения в некоторых легко плавающих жидкостях, а среда, с которой сперма должна столкнуться для полного оплодотворения, очень сложна.

В одном и том же путешествии им всем приходится сталкиваться с разнообразной средой, иногда она липкая и ее вообще невозможно привести в движение, иногда она смазана, а иногда просто сухая, поэтому вращаться волчком гораздо лучше, чем раскачиваться.

Кроме того, это исследование также показало, что хвост человеческого сперматозоида на самом деле неуравновешен и качается только в одну сторону, а это означает, что он должен вращаться кругами из-за одностороннего качания.

ноСперматозоиды нашли адаптацию. Во время плавания они перекатываются, а акросома также вращается в сторону вращения хвоста. Таким образом можно компенсировать асимметрию, вызванную односторонним качанием.

Я просмотрел исследование 2019 года и обнаружил, что акросома сперматозоидов млекопитающих имеет спиральную форму, похожую на винт [2], что точно соответствует движению сперматозоидов.

Итак, есть еще один вопрос. Поскольку сперматозоиды такие маленькие и им приходится так усердно сверлить отверстия, откуда берется их энергия?

Фактически, это тоже часть узкоспециализированной природы сперматозоидов.

Мы знаем, что энергия для деятельности клеток в основном поступает из митохондрий, которые называются энергетическими фабриками клеток. Хотя сперматозоиды имеют небольшие размеры, в них много митохондрий, которые подобны маленьким батарейкам, снабжающим сперму энергией.

Эти митохондрии сконцентрированы в средней части сперматозоида, и чтобы полностью использовать пространство, ученые обнаружили, что эти митохондрии имеют спиралевидную форму.

«Топливом» для этих митохондрий является место их активности. Только там у них есть шанс выжить более 5 дней, тогда как в других средах сперматозоиды быстро инактивируются.

Наконец, давайте поговорим о широко распространенном заблуждении о сперме.

Многие из нас слышали, что только самый быстрый сперматозоид имеет шанс на полное оплодотворение, поэтому каждый из нас с момента рождения выигрывал один раз среди сотен миллионов соревнований.

Но на самом деле это не так,Все больше и больше доказательств показывает, что самые быстро движущиеся (или бурящие) сперматозоиды сначала столкнутся с яйцеклеткой, а окончательный выбор остается за яйцеклеткой. Они выберут одного из сотен или даже тысяч сперматозоидов, завершающих гонку [3].

обратитесь к:

[1].https://doi.org/10.1126/sciadv.aba5168.

[2].https://doi.org/10.1098/rstb.2019.0149.

[3].https://www.news-medical.net/news/20200611/The-egg-decides-that-sperm-fertilizes-it.aspx