Zwemmen in groepen helpt sperma op koers te blijven in het voortplantingsstelsel
Stierensperma dat samenklontert in groepen van twee of meer, zwemmen rechter en directer dan individueel sperma op hun reizen om een vrouwelijke eicel te bevruchten.
Zelfs sperma moet bij elkaar blijven.
Stierensperma zwemmen effectiever in clusters, blijkt uit een nieuwe studie, die mogelijk inzicht biedt in vruchtbaarheid bij mensen. In gesimuleerde voortplantingsorganen van dieren zoals vee en mensen, vergroot het gedrag de kans dat: groepen coöperatief rundersperma zullen kronkelende eenlingen overtreffen terwijl ze racen om een vrouwelijke eicel te bevruchten, rapporteren natuurkundige Chih-kuan Tung en collega’s 22 september in Grenzen in cel- en ontwikkelingsbiologie.
De voordelen van clustering komen niet neer op pure snelheid. “Ze zijn niet sneller”, zegt Tung van de North Carolina Agricultural and Technical State University in Greensboro. “Qua snelheid zijn ze vergelijkbaar of langzamer” dan sperma dat alleen reist. Net als het sperma-equivalent van kuddes schildpadden die tegen individuele hazen racen, zijn de winnaars niet per se de snelste, maar degenen die het doelwit kunnen blijven.
Op zichzelf hebben sperma de neiging om gebogen paden te volgen – wat een probleem is, omdat de kortste afstand tussen twee punten een rechte lijn is. Maar wanneer sperma zich in groepen van twee of meer verzamelt, zwemmen ze langs rechtere routes. Het is gedrag dat een paar van dezelfde onderzoekers opmerkten in een eerdere studie waarbij ze sperma volgden dat in stationaire vloeistoffen zwom (SN: 3/17/16). Hoewel dat een voordeel zou kunnen zijn voor spermaclusters, zou het alleen helpen als ze toevallig de goede kant opgaan. Andere voordelen van spermaclustering waren niet duidelijk totdat de onderzoekers een experimentele opstelling ontwikkelden die stromende vloeistof in hun experimenten introduceerde.
Bij wezens zoals mensen en runderen vindt sperma hun weg naar de eicel door te zwemmen tegen een stroom van slijm die door de baarmoederhals en weg van de baarmoeder stroomt. Het is moeilijk om te bestuderen welke voordelen clustering kan opleveren als je stroomopwaarts in levende wezens zwemt. Dus Tung en collega’s creëerden een analoog in hun laboratorium: een ondiep, smal, 4 centimeter lang kanaal gevuld met een dikke vloeistof die natuurlijk slijm nabootst en stroomt met snelheden die de onderzoekers konden controleren.
Of het nu alleen of in groepen is, sperma heeft van nature de neiging om stroomopwaarts te zwemmen. Clusters van sperma in het experiment deden het echter beter stroomopwaarts in de slijmstroom, terwijl individuele spermacellen meer kans hadden om in andere richtingen te vertrekken. Ondanks de snellere reizen van sommige individuele spermacellen, belemmerde een slechter vermogen om stroomopwaarts te wijzen de voortgang van sperma-eenlingen in vergelijking met langzamer bewegende clusters.
Clusters bleven ook op koers bij snel stromend slijm. Toen de onderzoekers de stroom in hun apparaat opvoerden, werden veel individuele spermacellen weggespoeld. Spermaclusters werden veel minder snel stroomafwaarts geveegd.
Hoewel het sperma in de studie van runderen was, zouden de voordelen van clustering ook van toepassing moeten zijn op menselijk sperma, zegt Tung. Sperma van beide soorten heeft vergelijkbare afmetingen. De zwemmers strijden meestal om een enkele eicel te bevruchten. En in tegenstelling tot varkens of andere dieren waar sperma direct in de baarmoeder wordt afgezet, beginnen zowel menselijk als rundersperma in de vagina en reizen door de baarmoederhals om bij de baarmoeder te komen.
Het bestuderen van sperma in vloeistoffen die sterk lijken op het stromende slijm in de voortplantingsorganen kan problemen aan het licht brengen die niet voorkomen bij conventionele waarnemingen van sperma dat in stationaire vloeistoffen zwemt, zegt Tung. “Een hoop is dat dit soort kennis ons kan helpen betere diagnoses te stellen” om aanwijzingen te geven om onvruchtbaarheid bij mensen te begrijpen (SN: 31-3-03).
Het onderwerpen van sperma aan realistische omgevingen in het laboratorium kan binnenkort praktische hulp bieden voor mensen die moeite hebben om zwanger te worden, zegt vruchtbaarheidsonderzoeker Christopher Barratt van de Universiteit van Dundee in Schotland, die niet aan het onderzoek was gelieerd (SN: 6/9/21).
“Hoe een zaadcel reageert op zijn omgeving en hoe dat zijn gedrag kan veranderen, is een heel belangrijk onderwerp”, zegt Barratt. “Dit soort technologie kan worden gebruikt of aangepast om sperma van betere kwaliteit te selecteren”, voor mensen die vruchtbaarheidshulp nodig hebben. “Dat zou heel erg zijn.”
