Несмотря на распространенное представление о том, что в гонке за оплодотворение побеждает самая быстрая и приспособленная мужская половая клетка, исследования показали, что у многих млекопитающих сперматозоиды часто объединяются для навигации по женским репродуктивным путям. Новое исследование, опубликованное в журнале Frontiers in Cell and Developmental Biology, рассматривает возможные причины такого поведения.

Предыдущие исследования группы под руководством ученых из Государственного университета Северной Каролины и Корнельского университета впервые обнаружили, что сперматозоиды естественным образом притягиваются друг к другу, когда плавают в вязкоупругой жидкости – одновременно плотной и эластичной, консистенцией напоминающей плавленый сыр. Именно с такой жидкостью сталкиваются сперматозоиды, мигрирующие через шейку матки и матку к яйцеводу, где происходит оплодотворение яйцеклетки.

Однако группы сперматозоидов, не прикрепленных друг к другу, не обгоняют одиночных "пловцов", как это происходит в случае, если они сцеплены. Например, головка сперматозоида древесной мыши имеет крючок, который физически прикрепляет ее к другим половым клеткам, что позволяет соединить сотни и тысячи в своеобразный поезд, который с легкостью обгоняет одиночные клетки.

Против течения

Исследователи решили выяснить, какие возможные биологические преимущества дает это странное объединение без сцепливания в потоках вязкоупругой жидкости. В серии экспериментов с использованием бычьих сперматозоидов (хорошая модель, близкая к человеку) и микрофлюидного устройства, имитирующего физические параметры женского тракта, они наблюдали, как сгруппированные сперматозоиды реагируют на различную скорость течения.

Ученые обнаружили три потенциальных биологических преимущества кластеризации сперматозоидов в зависимости от силы потока, против которого они должны двигаться. Во-первых, в отсутствие течения сгруппированные сперматозоиды реже меняют направление и плывут по прямой линии. Во-вторых, если поток слабый или средний, группа сперматозоидов выравнивается, подобно стае рыб, плывущих против течения. Наконец, при высоких скоростях потока, по-видимому, количество означает безопасность: вероятность быть унесенными сильным потоком снижается.

 Борьба с бесплодием

Наблюдение за плаванием сперматозоидов – это не просто научный спорт. Лучшее понимание того, как сперматозоиды перемещаются по сложному женскому репродуктивному тракту, чтобы оплодотворить яйцеклетку, может пригодится для лечения бесплодия и для искусственного оплодотворения.

"В долгосрочной перспективе наши изыскания могут обеспечить лучший отбор сперматозоидов, используемых для таких вмешательств, как экстракорпоральное оплодотворение, – говорит Чи-куан Тунг, соавтор работы и доцент физики в Государственном университете Северной Каролины A&T. – Это может быть необходимо, поскольку [эти методы] обычно пропускают некоторые или все механизмы отбора, присутствующие в женском тракте, что сказывается на результатах".