Wie genau werden menschliche Spermien angetrieben? Wissenschaftler wurden über 300 Jahre lang getäuscht

Menschliche Spermien gelangen in den Eileiter und befruchten die Eizelle. Im Allgemeinen sind sieEs muss eine Strecke von 15cm bis 18cm zurückgelegt werden.Wenn man bedenkt, dass Spermien eine der kleinsten Zellen bei Tieren sind –Die Länge menschlicher Spermien vom Akrosom bis zum Ende beträgt nur etwa 50 Mikrometer., mehr als 15 cm zu bewegen ist keine leichte Aufgabe.

Tatsächlich ist die Distanz für Spermien nicht nur sehr weit, es gibt auch diverse „Sprengfallen“ auf der 15-cm-Reise, denn Spermien sind für Frauen ein Fremdkörper und werden auf natürliche Weise dagegen abgewehrt.

Dazu gehören Zervixschleim, der Spermien einfängt, weiße Blutkörperchen, die Spermien verschlingen, usw. Wenn sich jedes Mal Hunderte Millionen Spermien gleichzeitig auf den Weg machen, können nur etwa 200 tatsächlich ihr Ziel erreichen – den Kontakt mit der Eizelle.

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Die interessante Frage ist also: Wie bewegen sich Spermien? Wie erhält es Energie, um weiter voranzuschreiten?

Es gibt einige sehr interessante Geschichten über das „Schwimmen“ von Spermien, daher muss es gesondert erwähnt werden. Dieses Ding hat Wissenschaftler seit mehr als 300 Jahren getäuscht.

Wie Spermien Wissenschaftler über 300 Jahre lang getäuscht haben

Nachdem der niederländische Wissenschaftler Leeuwenhoek, der Vater der optischen Mikroskopie, 1677 das Mikroskop verbessert hatte, beobachtete er sorgfältig sein eigenes Sperma durch dieses Mikroskop. Dies war das erste Mal, dass Menschen Spermien sahen.

Bild: Leeuwenhoek

Leeuwenhoeks Beschreibung zufolge sah er eine große Anzahl von „Mikroorganismen“. Jedes dieser „Geschöpfe“ hatte einen geschwollenen Kopf und einen langen, fast durchsichtigen Schwanz. Sie waren voller Energie, wanden sich wie Schlangen und wie Aale im Wasser.

Damals glaubte man noch nicht, dass es sich dabei um menschliche Keimzellen handelte. Tatsächlich,Leeuwenhoek glaubte, dass es sich um eine Art parasitäres Tier handelte (wahrscheinlich hatte er Angst, als er diese zum ersten Mal sah), und schuf speziell den Begriff „Sperma“ (heute mit „Spermatier“ übersetzt), um dieses „Kreatur“ zu beschreiben.

Bild: Damals glaubte man, dass im Akrosom der Spermien kleine Menschen lebten.

Lange Zeit nach der Entdeckung der Spermien wusste man eigentlich nicht, wozu diese Zellen dienen.

Im Jahr 1695 hatte Nicholas Hartsock, ebenfalls ein Niederländer, nach der Beobachtung von Spermien sofort das Gefühl, das „Geheimnis Gottes“ verstanden zu haben. Er definierte erstmals die Rolle der Spermien und glaubte, dass in den Spermien kleine Menschen lebten, die sich dann im Bauch der Frau zu größeren Menschen entwickelten. Darum geht es bei der Fruchtbarkeit.

Aber das Peinliche ist, dass dieser Mann nicht erklären kann, warum so viele Leute hineingegangen sind, aber am Ende nur ein oder zwei herausgekommen sind.

Erst 1827 verstanden die Menschen die Geheimnisse der Fortpflanzung von Säugetieren, denn in diesem Jahr entdeckten Wissenschaftler Eier (es war schwierig, Eier zu finden, da ihre Anzahl sehr begrenzt war). Erst 1876 beobachteten Wissenschaftler endlich die Verschmelzung von Spermien und Eizellen und die Geheimnisse der Fortpflanzung bei Säugetieren wurden endlich gelüftet.

Kehren wir zurück zu Leeuwenhoeks Entdeckung des Spermas. Obwohl er nicht wusste, wozu diese „Kreaturen“ dienten, war er auf jeden Fall sehr gut darin, die Kreaturen unter dem Mikroskop zu beschreiben.

In dieser Zeit ohne Kameras zeichnete Leeuwenhoek sogar von Hand ein Porträt von Spermien (siehe Abbildung oben) und beschrieb zum ersten Mal gleichzeitig in Bildern und Worten, wie sich Spermien bewegen – sie bewegen sich vorwärts, indem sie ihren Schwanz nach links und rechts bewegen, wie eine Kaulquappe oder ein Fisch.

Die Bewegung von Spermien in dieser Form (wackelnder Schwanz) entspricht wahrscheinlich dem Klischee fast aller von uns, denn so wird es normalerweise in den meisten populärwissenschaftlichen Büchern beschrieben, mit denen wir in Kontakt kommen.

Bis vor kurzem (2020) entdeckten Forscher der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko, dassEs stellt sich heraus, dass Spermien nicht „schwimmen“, indem sie ihren Schwanz auf diese Weise schwingen. Es bewegt sich tatsächlich in Form eines rotierenden Lochs.

Forscher der Nationalen Autonomen Universität von Mexiko verwendeten ein 3D-Mikroskop mit einem piezoelektrischen Gerät und einer Hochgeschwindigkeitskamera, die mehr als 55.000 Bilder pro Sekunde aufzeichnen kann, um frei schwimmende Spermien in 3D zu scannen, und konstruierten dann mathematisch die Bewegung der Spermien (wie unten gezeigt) [1]

Diese Studie wurde am 31. Juli 2020 in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Ihr Forscher Gadêlha sagte in einem Interview: Das Sperma schwimmt überhaupt nicht, es bohrt sich einfach weiter in die Flüssigkeit.

Tatsächlich aufgrundSchnelle und hochsynchronisierte Rotation der Spermien – 20 Rotationen pro SekundeDie Beobachtung mit einem 2D-Mikroskop kann ihre Bewegung nicht richtig verstehen – man kann nur Links- und Rechtsschwingungen sehen, und in der modernen Forschung werden normalerweise 2D-Mikroskope verwendet, sodass Spermien Wissenschaftler seit mehr als 300 Jahren auf diese Weise täuschen.

Warum drehen sich Spermien?

Spermien sind hochspezialisierte Zellen, was bedeutet, dass sie einem enormen evolutionären Druck ausgesetzt sind und alle ihre Eigenschaften einem einzigen Zweck dienen, nämlich der vollständigen Befruchtung.

Die Schwimmhaltung, bei der man von einer Seite zur anderen schwingt, eignet sich zum Vorwärtstreiben in einigen Flüssigkeiten, die leicht zu schwimmen sind, und die Umgebung, der Spermien ausgesetzt sein müssen, um die Befruchtung abzuschließen, ist sehr komplex.

Auf derselben Reise müssen sie sich alle unterschiedlichen Umgebungen stellen. Manchmal ist es klebrig und kann überhaupt nicht angetrieben werden, manchmal ist es geschmiert und manchmal ist es einfach trocken, sodass es viel besser ist, sich wie ein Kreisel zu drehen, als schwingend voranzutreiben.

Darüber hinaus wurde in dieser Studie auch festgestellt, dass der Schwanz menschlicher Spermien tatsächlich unausgeglichen ist und nur auf einer Seite schwingt, was bedeutet, dass er sich aufgrund der einseitigen Schwingung im Kreis drehen sollte.

AberSpermien haben eine Anpassung gefunden. Sie rollen beim Schwimmen, und auch das Akrosom rotiert in Richtung der Schwanzrotation. Auf diese Weise kann die durch den einseitigen Schwung verursachte Asymmetrie ausgeglichen werden.

Ich habe eine Studie aus dem Jahr 2019 überprüft und festgestellt, dass das Akrosom von Säugetierspermien spiralförmig ist, wie eine Schraube [2], was genau der Bewegung der Spermien entspricht.

Es gibt also noch eine andere Frage. Da Spermien so klein sind und so hart Löcher bohren müssen, woher kommt dann ihre Energie?

Tatsächlich ist dies auch Teil der hochspezialisierten Natur von Spermien.

Wir wissen, dass die Energie für Zellaktivitäten hauptsächlich aus Mitochondrien stammt, die als Energiefabriken der Zellen bezeichnet werden. Obwohl Spermien klein sind, verfügen sie über viele Mitochondrien, die wie kleine Batterien den Spermien Energie liefern.

Diese Mitochondrien sind im mittleren Teil der Spermien konzentriert, und um den Raum voll auszunutzen, haben Wissenschaftler herausgefunden, dass diese Mitochondrien spiralförmig sind.

Was diesen Mitochondrien „Treibstoff“ liefert, ist ihr Aktivitätsort. Nur dort haben sie eine Chance, länger als 5 Tage zu überleben, während in anderen Umgebungen die Spermien schnell inaktiviert werden.

Lassen Sie uns abschließend über ein weit verbreitetes Missverständnis über Spermien sprechen.

Viele von uns haben gehört, dass nur die schnellsten Spermien eine Chance auf eine vollständige Befruchtung haben. Daher hat jeder von uns seit seiner Geburt einen von Hunderten Millionen Wettbewerben gewonnen.

Aber das ist eigentlich nicht der Fall,Immer mehr Beweise zeigen, dass das am schnellsten laufende (oder bohrende) Spermium nur zuerst auf die Eizelle trifft und die Eizelle die letzte Wahl hat. Sie wählen eines aus Hunderten oder sogar Tausenden von Spermien aus, die das Rennen beenden [3].

siehe:

[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-which-sperm-fertilizes-it.aspx