Il puzzle dello sperma e dell'attrazione superficiale

Nel 1963, lo zoologo Lord Rothschild scoprì che gli spermatozoi in una goccia di seme di toro tendevano a distribuirsi in modo specifico non casuale. Per qualche ragione, era molto più probabile che fossero vicino alla superficie della goccia che vicino al suo centro.

Da allora molti biologi hanno notato il fatto che gli spermatozoi di ogni tipo tendono a radunarsi vicino a una superficie piuttosto che su di essa o lontano da essa. Tendono infatti a navigare a una distanza specifica da una superficie come il vetrino coprioggetto o il vetrino al microscopio, un comportamento che si è rivelato molto utile per i biologi che studiano queste cellule.

Il motivo per cui gli spermatozoi dovrebbero comportarsi in questo modo ha lasciato perplessi a lungo i biologi. Ora David Smith e John Blake dell'Università di Birmingham nel Regno Unito gettano luce sulla questione creando un modello fluidodinamico di uno spermatozoo che nuota e le forze che operano su questa scala.

La loro conclusione è che l'accumulo vicino alle superfici è un effetto puramente della fluidodinamica piuttosto che qualsiasi tipo di comportamento di ricerca della superficie degli spermatozoi stessi. Tuttavia, l'effetto è sottile ed emerge solo in lunghe simulazioni del comportamento degli spermatozoi nei fluidi

Smith e Blake dicono che ci sono diversi effetti all'opera. Primo, c'è una forza fluidodinamica molto debole che spinge le cellule verso una superficie.

Tuttavia, per vari motivi, uno spermatozoo tende ad assumere un atteggiamento specifico quando si avvicina a una superficie: la coda tende a sedersi più vicino alla superficie rispetto alla testa. Questa inclinazione fa sì che lo sperma si allontani dalla superficie.

A ciò si aggiunge il movimento naturale di beccheggio di uno spermatozoo mentre nuota che lo fa nuotare prima lontano e poi verso una superficie.

Smith e Blake hanno simulato l'effetto di queste forze e le hanno ripetute. Hanno scoperto che dopo 8000 cicli, la traiettoria di nuoto di uno spermatozoo tendeva sempre a una distanza specifica dalla superficie. La superficie non attrae semplicemente la cellula; provoca un beccheggio alternato verso e lontano dalla superficie che guida la cellula a questa distanza finita, dicono.

Questa convergenza a una distanza specifica da una superficie richiede tempo. Ma Smith e Blake affermano che le dimensioni e la forma della testa della cellula accelerano notevolmente questo processo.

Quindi questo è un effetto sottile che fa molto per chiarire questo mistero di vecchia data.

Tuttavia, solleva una serie di altre domande, ad esempio perché lo sperma ha questa strana proprietà nel primo caso. È un artefatto osservato solo nelle circostanze altamente artificiali che si verificano sotto i vetrini coprioggetto e i microscopi? O è biologicamente significativo, nel qual caso come si è evoluto e perché?

E infine, questa migliore comprensione del comportamento degli spermatozoi può essere messa a frutto nei trattamenti per la fertilità? Circa 1 coppia su 6 nel mondo occidentale ha difficoltà a concepire e di queste si pensa che circa la metà sia il risultato di problemi relativi allo sperma.

Una migliore comprensione della motilità degli spermatozoi sarà sicuramente di aiuto un giorno e potrebbe essere importante anche in altre aree come l'allevamento di animali domestici e la conservazione della fauna selvatica.

Rif: arxiv.org/abs/1007.2153 : Accumulo superficiale di spermatozoi: un fenomeno fluidodinamico

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