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¿Cómo ‘nadan’ realmente los espermatozoides humanos?

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Biotecnólogos e ingenieros de Reino Unido y México han hecho trizas la visión de cómo se desplazan los espermatozoides. Los hallazgos desafían las suposiciones hechas durante siglos: su movimiento se parece más al de un sacacorchos que al de una anguila, aunque lo parezca por una ilusión óptica.

Más desplazamiento en forma de tirabuzón del espermatozoidede 300 años después de que el holandés Antonie van Leeuwenhoek, utilizara uno de los primeros microscopios y describiera los movimientos de los espermatozoides humanos como si tuviera unan “cola que, al nadar, se mueve como una serpiente o como las anguilas en el agua”, un equipo científico ha revelado que en realidad se trata de una ilusión óptica.

Utilizando la microscopía 3D y las matemáticas más avanzadas, Hermes Gadelha de la Universidad de Bristol (Reino Unido), junto a Gabriel Corkidi y Alberto Darszon de la Universidad Nacional Autónoma de México, han sido pioneros en la reconstrucción del verdadero movimiento de la cola de los espermatozoides, que recuerda al del sacacorchos.

Los investigadores han usado una cámara de alta velocidad capaz de grabar más de 55 000 fotogramas en un segundo, y una platina de microscopio con un sensor piezoeléctrico para mover la muestra hacia arriba y hacia abajo a una velocidad increíblemente alta. De esta manera, fueron capaces de escanear en 3D a los espermatozoides nadando libremente.

El estudio, publicado en la revista Science Advances, revela que su cola está de hecho torcida y solo se mueve de un lado. Mientras que esto debería significar que el movimiento unilateral lo haría nadar en círculos, los espermatozoides han encontrado una forma inteligente de adaptarse y nadar hacia adelante.

Al observarse con los microscopios de dos dimensiones, el rápido y sincronizado movimiento la ilusión óptica de que la cola culebrea de lado a lado de forma simétrica. Pero resulta que su aleteo es asimétrico: sucede de un solo lado. Es como remar una canoa con un solo remo y eso produce un movimiento circular, señalan los autores.

Crear simetría a partir de la asimetría

Para compensar ese desequilibrio, los espermatozoides han desarrollado una técnica con la que desplazarse y lo hacen en forma de tirabuzón. Según dice Gadelha, “han resuelto así un rompecabezas matemático a escala microscópica, creando simetría a partir de la asimetría”.

Sin embargo, comenta el coautor, su giro es complejo. “La cabeza del espermatozoide gira al mismo tiempo que lo hace la cola en la dirección de la natación. Esto se conoce en la física como precesión, muy parecido a cuando las órbitas de la Tierra y Marte giran alrededor del Sol”.

Los espermatozoides han desarrollado una técnica con la que desplazarse y lo hacen en forma de tirabuzón

Los sistemas de análisis de semen asistidos por ordenador que se utilizan en la actualidad, tanto en clínicas como en investigación, todavía utilizan microscopios en 2D para ver el movimiento de los espermatozoides.

Por lo tanto, como el primer microscopio de Leeuwenhoek, todavía son propensos a esta ilusión de simetría mientras evalúan la calidad del semen. Este descubrimiento, con su novedoso uso de la tecnología del microscopio 3D combinado con las matemáticas, puede proporcionar una nueva esperanza para desbloquear los secretos de la reproducción humana.

“Dado que más de la mitad de la infertilidad se debe a factores masculinos, entender mejor su movimiento podría servir para desarrollar nuevas herramientas de diagnóstico”, concluyen los investigadores.

septiembre 20/2020 (SINC)

Referencia:

Gadêlha H., Hernández-Herrera P., Montoya F., Darszon A., Corkidi G.. “Human sperm uses asymmetric and anisotropic flagellar controls to regulate swimming symmetry and cell steering”. Science Advances (Julio, 2020).