Staletý předpoklad o pohybu spermií zpochybněn  
Že spermie plavou jako úhoři popsal jako první Anton van Leeuwenhoek. Jenže se mýlil a spolu s ním také my.

Anton van Leeuwenhoek byl nizozemský obchodník s textilem a vrátný na radnici. Bádání se věnoval pouze jako amatér. Často se o něm píše jako o objeviteli mikroskopu. Poněkud neprávem, neboť složené mikroskopy existovaly už půl století před jeho narozením. Zprvu Leeuwenhoek zkoumal jen vlákna svých látek pod zvětšovacím sklem. Pak si ale osvojil dovednosti ve výrobě čoček (přesných skleněných kuliček), které upevnil na mikroskopický rám a jako badatelník ve volných chvílích s lepší technikou předčil tehdejší vědátory v mnoha směrech. Objevil mikroorganismy, krevní a svalové buňky i spermie. Titul „otec mikrobiologie“, mu náleží právem.

Anton van Leeuwenhoek přišel na jednoduchý způsob, jak vyrábět přesné skleněné kuličky nepatrných rozměrů a využil je jako čočky svých přístrojů. Překonal tím úroveň tehdy dostupné mikroskopické techniky. Tajemství výroby si ovšem celý život držel pro sebe, aby si zajistil vědecké prvenství a prestiž. Dochované kousky z té doby dosahují zvětšení až 275x. Spekuluje se, že jeho nejzdařilejší výrobky ale mohly zvětšovat až pětsetkrát.
Anton van Leeuwenhoek přišel na jednoduchý způsob, jak vyrábět přesné skleněné kuličky nepatrných rozměrů a využil je jako čočky svých přístrojů. Překonal tím úroveň tehdy dostupné mikroskopické techniky. Tajemství výroby si ovšem celý život držel pro sebe, aby si zajistil vědecké prvenství a prestiž. Dochované kousky z té doby dosahují zvětšení až 275x. Spekuluje se, že jeho nejzdařilejší výrobky ale mohly zvětšovat až pětsetkrát.
Psí a králičí spermie. Autor kreseb:  Antoni van Leeuwenhoek, 1677.
Psí a králičí spermie. Autor kreseb: Antoni van Leeuwenhoek, 1677.


Lidská spermie. Kredit: Michal Maňas, podle obrázku Mariana Ruiz "Gray's anatomy" 36th edition, Williams & Warwick, Wikipedie Volné dílo.
Lidská spermie. Kredit: Michal Maňas, podle obrázku Mariana Ruiz "Gray's anatomy" 36th edition, Williams & Warwick, Wikipedie Volné dílo.

Leeuwenhoek již v 17. století popsal s pomocí jednoho z nejranějších mikroskopů lidské spermie jako „úhoře s vlnícím se ocasem". Problém je v tom, že popsal iluzi, kterou dávají všechny 2-D mikroskopy. Britští vědci se svými mexickými kolegy nyní použili na zkoumání pohybu nejnovější 3D mikroskopii.

 

Jednostranný tah bičíku kompenzuje rotace hlavičky a výsledkem je pohyb stylu „vývrtka“ Symetrie se dosahuje asymetrií, což umožňuje spermiím plavat vpřed. Kredit: polymaths-lab.com
Jednostranný tah bičíku kompenzuje rotace hlavičky a výsledkem je pohyb stylu „vývrtka“ Symetrie se dosahuje asymetrií, což umožňuje spermiím plavat vpřed. Kredit: polymaths-lab.com

Spojení kamery zaznamenávající více než 55 000 snímků za sekundu a mikroskopického stolku s piezoelektrickým zařízením k posunu vzorku nahoru a dolů schopným vysokou rychlostí sledovat objekt a zaostřovat nejen v rovině, umožnilo skenovat sperma volně plavající ve 3D. Tím vyšlo najevo, že spermie neplavou jako úhoři, ale stylem hrajících si mladých vyder.

 

Pořízené snímky již nejsou zkreslené omezováním pohybu spermií ve vymezeném prostoru mezi podložním a krycím sklíčkem a výsledky studie zveřejnil časopis Science Advances. Píše se v ní, že bičík spermie se ve skutečnosti kroutí pouze jedním směrem, což by teoreticky mělo vést k tomu, že se spermie bude „motat v kruhu“. Spermie ale našly chytrý způsob, jak s hendikepem takové rotace plavat vpřed. První autor Dr. Hermes Gadêlha to popsal slovy: „Geniálně vyřešily matematickou hádanku vytvořením symetrie z asymetrie“.

Odbornou mluvou jde o to, že zatímco asymetrická vlna vytváří jednostranný tah, pulzní „stojatá“ vlna natáčí spermie tak, aby se pohybovala rovnoměrně podélným směrem. Ve 2D mikroskopii ale vidíme jen optickou iluzi bilaterální symetrie. Ve skutečnosti  ale musí být bičíky spermií řízeny asymetricky a anizotropně regulovány rychlou transdukcí signálu, protože jen to jim umož plavat vpřed.

Laicky řečeno, hlavička spermií se natáčí ve směru plavání podle toho, jak se otáčí bičík. Fyzikové by to asi nazvali precesí, protože jde o podobné chování, jako když Země obíhá kolem Slunce.



Autoři si tak trochu přihřívají políičku svého nejmodernějšího 3-D mikroskopu konstatováním, že „Jednoho dne bude tato technologie dostupná pro klinická centra". Možná by to ale nebylo na škodu. Jak víme, tak “mužské faktory“ se podílí na neplodnosti párů z více než poloviny a diagnostické metody, založené posuzováním biomechaniky pohybu spermií po vzoru Leeuwenhoeka, nejspíš nebudou to pravé ořechové.

 

Literatura

Hermes Gadêlha et al.: Human sperm uses asymmetric and anisotropic flagellar controls to regulate swimming symmetry and cell steering. Science Advances 2020. DOI: 10.1126/sciadv.aba5168

Polymaths Lab. University of Bristol

Datum: 02.08.2020
Tisk článku

Související články:

Tatínkovy vzpomínky zapsané do spermií     Autor: Josef Pazdera (12.11.2018)
Odložená neplodnost aneb jak je třeba „myslet na to jedno“ už od útlého dětství     Autor: Jan Nevoral (08.06.2020)
Lidská vajíčka mají také "svou hlavu"     Autor: Josef Pazdera (14.06.2020)



Diskuze:

leváci, praváci?

Radovan R,2020-08-03 12:40:06

A jsou mezi nimi "leváci" a "praváci" nebo všechny jedou stejným směrem?

Odpovědět

Novinka?

Pavel A1,2020-08-02 21:47:43

Pokud si dobře vzpomínám, tak nejméně před deseti lety byl popsán a vysvětlen mechanizmus práce "motoru" co pohání bičík spermie. A už tenkrát bylo velké překvapení, že ten motor necuká bičíkem ze strany na stranu, ale že s ním otáčí. A od té doby se ví, že spermii pohání lodní šroub a ne vlnivý pohyb. Tak co je na tomto výzkumu tak nového a překvapivého? Snad jedině to, že spermie pohybem hlavičky vyrovnává kroutící moment bičíku, ale že se bičík točí se ví už hodně dlouho.

Odpovědět


Re: Novinka?

Míla Vaněk,2020-08-02 23:34:44

To na co poukazujete, byla doteď pouze hypotéza na základě dedukce chemismu molekulárního motoru. Teď je teprve potvrzena.Díky té kameře a novému mikroskopu. A jen tak mimochodem, v centrech pro léčbu reprodukce se u sperma posuzuje "zda se mrskají". Teď se ukazuje, že už to nebude stačit. Nově by se mělo hodnotit, třeba to, zda udrží směr v prostoru. Na jednu stranu to znamená zdražení výkonu, na druhou lze čekat odhalování dalších příčin neplodnosti.

Odpovědět


Re: Novinka?

Richard Miklič,2020-08-06 14:18:24

zrovna jsem si říkal, že objevili ameriku, tohle nám říkali již na histologii, nebo fyziologii, a to je již 15, resp. 14 let

Odpovědět


Re: Novinka?

Milan Stancev,2020-08-07 14:05:18

Tak to všichni, kteří to věděli, a nesepsali jako publikaci, udělali chybu. Mohli mít článek třeba Science Advances s Impact factorem 13,116. A to by nebyl špatný počin k dopracování se vyšších titulů, prestiže i finančního ohodnocení :)

Odpovědět

To je, ale vrtáček.

Josef Sysel,2020-08-02 09:33:08

Navrhuji nový jednotný název: "Vrtný pohyb."

Odpovědět


Re: To je, ale vrtáček.

Vojta Ondříček,2020-08-02 14:06:31

Spíš šroubovitý. (Josef Ressel věděl jak na to).

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace