Los investigadores han desarrollado una fórmula matemática basada en el movimiento rítmico de la cabeza y cola de un espermatozoide, que reduce significativamente la complejidad de entender y predecir cómo el esperma hace el difícil camino hacia la fertilización de un óvulo.
Fuente: Internet
Los investigadores de las universidades de York, Birmingham, Oxford y la Universidad de Kyoto, Japón, encontrados que la cola del espermatozoide crea un ritmo característico que empuja el esperma hacia adelante, pero también tira la cabeza hacia atrás y hacia los lados en forma coordinada.
El éxito de la fertilidad depende de como un espermatozoide se mueve a través del líquido, pero detalles de este movimiento es un tema complicado.
El objetivo del equipo es utilizar estos nuevos hallazgos para comprender cómo grupos de espermatozoides se comportan e interactúan, una tarea que sería imposible utilizando modernas técnicas observacionales. El trabajo podría proporcionar nuevas perspectivas en el tratamiento de la infertilidad masculina.
Simplificar el problema
El Dr. Hermes Gadêlha, del Departamento de matemáticas de la Universidad de York, dijo: "para observar, en la microescala, cómo un espermatozoide consigue su propulsión a través del líquido, se emplean actualmente técnicas microscópicas sofisticadas de alta precisión.
"Las mediciones del ritmo de la cola de los espermatozoides se introducen en un modelo de computadora, que entonces ayuda a entender los patrones del flujo del fluído que resultan de este movimiento.
"Simulaciones numéricas se utilizan para identificar el flujo alrededor de los espermatozoides, pero como las estructuras del líquido son tan complejas, los datos son particularmente difíciles de entender y de usar. Unos 55 millones de espermatozoides se encuentran en una muestra determinada, por lo que es evidentemente muy difícil modelar cómo se mueven simultáneamente.
"Queríamos crear una fórmula matemática que simplificaría cómo abordar este problema y que sea más fácil predecir cómo nadan un gran número de espermatozoides. Esto nos ayudaría entender por qué algunos espermatozoides tienen éxito y otros no."
Ritmo coordinado
Mediante el análisis de los movimientos de cabeza y la cola de la esperma, los investigadores han demostrado ahora que el esperma mueve el fluido de una manera rítmica coordinada, que puede ser capturada para formar una fórmula matemática relativamente simple. Esto significa que las costosas y complejas simulaciones de computadora ya no son necesarias para entender cómo se mueve el fluido al nadir los espermatozoides.
La investigación demostró que el esperma tiene que hacer múltiples movimientos contradictorios, como retrocediendo, para propulsarse hacia adelante hacia el huevo.
La cola de látigo de los espermatozoides tiene un ritmo particular que tira la cabeza hacia atrás y hacia los lados para crear un flujo desigual, contrarrestando algo de la intensa fricción que se crea debido a su diminuto tamaño.
Milagrosa
El Dr. Gadêlha dijo: "es cierto cuando los científicos dicen lo milagroso que es que un espermatozoide llegue alguna vez a un huevo, pero el cuerpo humano tiene un sistema muy sofisticado de asegurarse de que las células derechas confluyan.
"Usted asume que los movimientos espasmódicos de la esperma tendría un impacto muy al azar en el fluido alrededor de ella, lo que es aún más difícil para los espermatozoides que compiten para navegar a través de él, pero en realidad ves patrones bien definidos, formados en el líquido alrededor de los espermatozoides.
"Esto sugiere que la esperma revuelve el líquido que rodea de una manera muy coordinada para lograr la locomoción, no demasiado disímil a la manera en que los campos magnéticos se forman alrededor de los imanes. Tan así, que aunque la fricción del fluido hace muy difícil para los espermatozoides hacer el movimiento hacia adelante, coordina con sus movimientos rítmicos para asegurarse de que solamente unos pocos, los seleccionados logren propulsión."
Ahora que el equipo tiene una fórmula matemática que puede predecir el movimiento fluido de un espermatozoide, el siguiente paso es utilizar el modelo para las predicciones sobre un mayor número de células. También creen que va a tener implicaciones para nuevas innovaciones en el tratamiento de la infertilidad.
La investigación es publicada en el diario Physical Review Letters.
Los investigadores de las universidades de York, Birmingham, Oxford y la Universidad de Kyoto, Japón, encontrados que la cola del espermatozoide crea un ritmo característico que empuja el esperma hacia adelante, pero también tira la cabeza hacia atrás y hacia los lados en forma coordinada.
El éxito de la fertilidad depende de como un espermatozoide se mueve a través del líquido, pero detalles de este movimiento es un tema complicado.
El objetivo del equipo es utilizar estos nuevos hallazgos para comprender cómo grupos de espermatozoides se comportan e interactúan, una tarea que sería imposible utilizando modernas técnicas observacionales. El trabajo podría proporcionar nuevas perspectivas en el tratamiento de la infertilidad masculina.
Simplificar el problema
El Dr. Hermes Gadêlha, del Departamento de matemáticas de la Universidad de York, dijo: "para observar, en la microescala, cómo un espermatozoide consigue su propulsión a través del líquido, se emplean actualmente técnicas microscópicas sofisticadas de alta precisión.
"Las mediciones del ritmo de la cola de los espermatozoides se introducen en un modelo de computadora, que entonces ayuda a entender los patrones del flujo del fluído que resultan de este movimiento.
"Simulaciones numéricas se utilizan para identificar el flujo alrededor de los espermatozoides, pero como las estructuras del líquido son tan complejas, los datos son particularmente difíciles de entender y de usar. Unos 55 millones de espermatozoides se encuentran en una muestra determinada, por lo que es evidentemente muy difícil modelar cómo se mueven simultáneamente.
"Queríamos crear una fórmula matemática que simplificaría cómo abordar este problema y que sea más fácil predecir cómo nadan un gran número de espermatozoides. Esto nos ayudaría entender por qué algunos espermatozoides tienen éxito y otros no."
Ritmo coordinado
Mediante el análisis de los movimientos de cabeza y la cola de la esperma, los investigadores han demostrado ahora que el esperma mueve el fluido de una manera rítmica coordinada, que puede ser capturada para formar una fórmula matemática relativamente simple. Esto significa que las costosas y complejas simulaciones de computadora ya no son necesarias para entender cómo se mueve el fluido al nadir los espermatozoides.
La investigación demostró que el esperma tiene que hacer múltiples movimientos contradictorios, como retrocediendo, para propulsarse hacia adelante hacia el huevo.
La cola de látigo de los espermatozoides tiene un ritmo particular que tira la cabeza hacia atrás y hacia los lados para crear un flujo desigual, contrarrestando algo de la intensa fricción que se crea debido a su diminuto tamaño.
Milagrosa
El Dr. Gadêlha dijo: "es cierto cuando los científicos dicen lo milagroso que es que un espermatozoide llegue alguna vez a un huevo, pero el cuerpo humano tiene un sistema muy sofisticado de asegurarse de que las células derechas confluyan.
"Usted asume que los movimientos espasmódicos de la esperma tendría un impacto muy al azar en el fluido alrededor de ella, lo que es aún más difícil para los espermatozoides que compiten para navegar a través de él, pero en realidad ves patrones bien definidos, formados en el líquido alrededor de los espermatozoides.
"Esto sugiere que la esperma revuelve el líquido que rodea de una manera muy coordinada para lograr la locomoción, no demasiado disímil a la manera en que los campos magnéticos se forman alrededor de los imanes. Tan así, que aunque la fricción del fluido hace muy difícil para los espermatozoides hacer el movimiento hacia adelante, coordina con sus movimientos rítmicos para asegurarse de que solamente unos pocos, los seleccionados logren propulsión."
Ahora que el equipo tiene una fórmula matemática que puede predecir el movimiento fluido de un espermatozoide, el siguiente paso es utilizar el modelo para las predicciones sobre un mayor número de células. También creen que va a tener implicaciones para nuevas innovaciones en el tratamiento de la infertilidad.
La investigación es publicada en el diario Physical Review Letters.
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