211service.com
Zagadka przyciągania plemników i powierzchni
W 1963 roku zoolog Lord Rothschild odkrył, że plemniki w kropli nasienia buhajów mają tendencję do rozmieszczania się w specyficzny, nielosowy sposób. Z jakiegoś powodu znacznie częściej znajdowali się w pobliżu powierzchni kropli niż w pobliżu jej środka.
Od tego czasu wielu biologów zauważyło, że wszelkiego rodzaju plemniki gromadzą się raczej blisko powierzchni niż na niej lub daleko od niej. W rzeczywistości mają tendencję do poruszania się w określonej odległości od powierzchni, takiej jak szkiełko nakrywkowe lub szkiełko pod mikroskopem, co okazało się bardzo przydatne dla biologów badających te komórki.
To, dlaczego plemniki powinny zachowywać się w ten sposób, od dawna zastanawiało biologów. Teraz David Smith i John Blake z Uniwersytetu Birmingham w Wielkiej Brytanii rzucają nieco światła na tę sprawę, tworząc model dynamiki płynów pływającego plemnika i sił działających w tej skali.
Ich wniosek jest taki, że akumulacja w pobliżu powierzchni jest efektem wyłącznie dynamiki płynów, a nie jakiegokolwiek rodzaju poszukiwania powierzchni przez same plemniki. Jednak efekt jest subtelny i ujawnia się tylko w długich symulacjach zachowania plemników w płynach
Smith i Blake twierdzą, że działa kilka efektów. Po pierwsze, istnieje bardzo słaba siła dynamiczna płynów, która ciągnie komórki w kierunku powierzchni.
Jednak z różnych powodów plemnik ma tendencję do przyjmowania określonej postawy, gdy zbliża się do powierzchni: ogon ma tendencję do siedzenia bliżej powierzchni niż głowa. To nachylenie powoduje, że plemniki odpływają z powierzchni.
Do tego dochodzi naturalny ruch kołysania plemników podczas pływania, który powoduje, że najpierw odpływają od powierzchni, a następnie w jej kierunku.
Smith i Blake symulowali działanie tych sił i powtarzali je. Odkryli, że po 8000 cykli trajektoria pływania plemnika zawsze zmierza w kierunku określonej odległości od powierzchni. Powierzchnia nie tylko przyciąga komórkę; Powiadają, że powoduje to naprzemienne pochylanie w kierunku i od powierzchni, które kieruje komórkę na tę skończoną odległość.
Ta zbieżność do określonej odległości od powierzchni wymaga czasu. Ale Smith i Blake twierdzą, że rozmiar i kształt głowy komórki znacznie to przyspieszają.
Jest to więc subtelny efekt, który w znacznym stopniu wyjaśnia tę odwieczną tajemnicę.
Rodzi to jednak szereg innych pytań, na przykład dlaczego plemniki mają tę dziwną właściwość w pierwszym przypadku. Czy jest to artefakt obserwowany tylko w wysoce sztucznych okolicznościach, które występują pod szkiełkami nakrywkowymi i mikroskopami? A może ma to znaczenie biologiczne, w którym przypadku jak ewoluowało i dlaczego?
I wreszcie, czy to lepsze zrozumienie zachowania plemników można dobrze wykorzystać w leczeniu bezpłodności? Około 1 na 6 par w świecie zachodnim ma problemy z zajściem w ciążę, a uważa się, że około połowa z nich jest wynikiem problemów związanych z nasieniem.
Lepsze zrozumienie ruchliwości plemników z pewnością kiedyś pomoże i może być również ważne w innych obszarach, takich jak hodowla zwierząt domowych i ochrona dzikiej przyrody.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1007.2153 : Akumulacja powierzchniowa plemników: płynne zjawisko dynamiczne