Του Hermes Gadêlha, Lecturer in Applied Mathematics, University of York, The Conversation.
Κάθε φορά που ένας άνδρας εκσπερματώνει, απελευθερώνονται περίπου 55 εκατομμύρια σπερματοζωάρια αλλά μόνο περίπου 15 από αυτά θα περάσουν από τη γυναικεία αναπαραγωγική οδό. Αυτό συμβαίνει επειδή το ταξίδι για τη γονιμοποίηση ενός ωαρίου δεν είναι εύκολο. Και η έρευνα έχει ανακαλύψει τι είναι αυτό που δίνει στο ανθρώπινο σπερματοζωάριο τη δύναμη να πετύχει στον αγώνα για τη γονιμοποίηση του ωαρίου –όλα έχουν να κάνουν με την ουρά του.
Στην αναπαραγωγική οδό, το σπέρμα συναντά ένα περίπλοκο χημικό και φυσικό τοπίο. Ένα σπερματοζωάριο πρέπει να ξεφύγει από τα θανατηφόρα οξέα του κόλπου, να διαπεράσει το παχύ φράγμα της βλέννας του τραχήλου της μήτρας -αυτό είναι περίπου εκατό φορές παχύτερο από το νερό- να μην παγιδευτεί σε μια αυχενική κρύπτη που δεν οδηγεί πουθενά, να υπομείνει τις συσπάσεις της μήτρας, και να βρει τελικά το μικροσκοπικό άνοιγμα που οδηγεί στους ωοαγωγούς -τον σωλήνα μέσω του οποίου περνά ένα ωάριο από μια ωοθήκη. Όλα αυτά συμβαίνουν πριν το σπερματοζωάριο μπορέσει να διεισδύσει στο παχύ προστατευτικό στρώμα που περιβάλλει το ωάριο. Και μπορεί να ακούγονται υπερβολικά δύσκολα για το μικροσκοπικό σπερματοζωάριο.
Η έρευνα βρήκε ότι ένα ενισχυμένο εξωτερικό στρώμα που καλύπτει τις ουρές του ανθρώπινου σπερματοζωαρίου τους δίνει τη δύναμη να κάνουν τις ισχυρές ρυθμικές κινήσεις που απαιτούνται για να διασπάσουν το μπλοκάρισμα της τραχηλικής βλέννας που μοιάζει με ζελέ. Οι ουρές σπέρματος -ή μαστίγια- είναι όσο το πλάτος μιας τρίχας σε μήκος και είναι απίστευτα πολύπλοκες.
Για να μάθουμε περισσότερα για το πώς λειτουργούν τα σπερματοζωάρια, χρησιμοποιήσαμε ένα εικονικό μοντέλο σπέρματος για να συγκρίνουμε τις ουρές τους από ανθρώπους και άλλα θηλαστικά (που γονιμοποιούν μέσα στο σώμα) με το σπέρμα από αχινούς (που γονιμοποιούνται σε ανοιχτά νερά έξω από το σώμα). Βρήκαμε ότι παρόλο που οι ουρές στους αχινούς και στους ανθρώπους μοιράζονται τον ίδιο εσωτερικό πυρήνα, φαίνεται ότι οι ουρές στα θηλαστικά έχουν αναπτύξει ένα ενισχυτικό εξωτερικό στρώμα που τους δίνει πρόσθετη δύναμη και σταθερότητα.
Χρησιμοποιώντας το εικονικό μας μοντέλο σπέρματος, δημιουργήσαμε ένα σπέρμα «Φρανκενστάιν» προσθέτοντας και αφαιρώντας χαρακτηριστικά των ουρών από διαφορετικά είδη, ώστε να μπορούμε να προσδιορίσουμε πώς λειτουργεί το καθένα. Αυξήσαμε επίσης το ιξώδες του υγρού για να κολυμπήσουν τα διάφορα σπερματοζωάρια. Αυτό που βρήκαμε ήταν πως, όταν το εικονικό σπέρμα αχινού αναγκάστηκε να κολυμπήσει μέσα από υγρό τόσο παχύρρευστο όσο η αυχενική βλέννα, οι ουρές τους λύγισαν γρήγορα κάτω από την πίεση -πράγμα που σήμαινε ότι δεν μπορούσε να προωθηθεί προς τα εμπρός. Το ανθρώπινο σπερματοζωάριο από την άλλη πλευρά, στριμώχνονταν σε ένα υγρό χαμηλού ιξώδους όπως το νερό, αλλά σε πιο παχύρρευστα υγρά κολυμπούσε με ισχυρό ρυθμικό τρόπο. Αυτό βρίσκεται επίσης σε πραγματικά πειράματα με σπέρμα αχινού και ανθρώπου που κολυμπά σε παχύρρευστες ουσίες.
Αλλά αυτά τα ευρήματα δεν είναι ενδιαφέροντα μόνο από εξελικτική προοπτική –θα μπορούσαν επίσης να βοηθήσουν να οδηγήσουν σε καλύτερες μεθόδους επιλογής σπέρματος σε κλινικές γονιμότητας, οι οποίες θα επέτρεπαν στους γιατρούς να εντοπίζουν εύκολα τα καλύτερα σπερματοζωάρια.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα στα επτά ζευγάρια χαρακτηρίζεται με μειωμένη γονιμότητα –και η δυσλειτουργία του σπέρματος είναι η πιο κοινή αιτία. Ο αριθμός των σπερματοζωαρίων στους δυτικούς άνδρες έχει μειωθεί στο μισό από το 1970 και η ανδρική γονιμότητα έχει γίνει παγκόσμια πρόκληση. Ένα στα έξι ζευγάρια λαμβάνει θεραπεία γονιμότητας στο Ηνωμένο Βασίλειο –και για κάθε 100 παιδιά που γεννιούνται, ένα από αυτά έχει συλληφθεί με εξωσωματική γονιμοποίηση.
Αλλά είναι επίσης δύσκολη η απόκτηση μωρού μέσω εξωσωματικής γονιμοποίησης –μία στις τέσσερις εγκυμοσύνες καταλήγει σε αποβολή. Τα ποσοστά επιτυχίας των γεννήσεων από την εξωσωματική γονιμοποίηση στο Ηνωμένο Βασίλειο κυμαίνονται από 2% έως 33% ανάλογα με την ηλικία της γυναίκας –με πολύ μεγαλύτερες πιθανότητες για τα άτομα κάτω των 35 ετών.
Η έρευνά μας υπογραμμίζει την ακριβή προσαρμογή της ουράς του ανθρώπινου σπερματοζωαρίου που του επιτρέπει να κολυμπάει στην αυχενική βλέννα –και αυτό τονίζει τη σημασία της μίμησης της φυσικής επιλογής του αναπαραγωγικού συστήματος κατά την αξιολόγηση και τον έλεγχο του σπέρματος για χρήση του στην εξωσωματική γονιμοποίηση. Αυτό είναι ένα σημαντικό εύρημα καθώς ο τρέχων «αριθμός σπερματοζωαρίων» που χρησιμοποιείται στις κλινικές είναι κακός προγνωστικός δείκτης γονιμότητας και τα υγρά υψηλού ιξώδους που μιμούνται την τραχηλική βλέννα δεν χρησιμοποιούνται επί του παρόντος στις κλινικές. Είναι σαφές λοιπόν ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα και σε βάθος κλινικές δοκιμές για να αξιολογηθεί ο αντίκτυπος των ευρημάτων μας στους μελλοντικούς γύρους εξωσωματικής γονιμοποίησης.
