Сперматозоиды вынуждены «выгибать шею», чтобы повернуть направо

Новое исследование показало, что сперматозоидам необходимо изгибаться в средней части, чтобы повернуть направо и компенсировать естественный левосторонний разворот, вызванный вращением их хвостов.

Учёные под руководством доктора Василия Канцлера из Университета Уорика обнаружили, что все хвосты сперматозоидов (жгутики) вращаются против часовой стрелки во время биения, что позволяет им двигаться в жидкости.

Такое вращение должно заставлять клетки двигаться только налево. Однако наблюдения показали, что примерно 50% исследуемых сперматозоидов двигались направо.

3D-анализ движения, учитывающий головку, среднюю часть и жгутик, выявил, что клетки искривляют своё тело в средней части, чтобы противодействовать физическим силам, вызывающим левый поворот.

Разница в действиях, необходимых для поворота налево или направо, указывает на то, что все сперматозоиды могут быть способны поворачивать в обе стороны, или же существуют две физиологически различные субпопуляции.

Ключевое открытие: Все клетки вращают жгутик против часовой стрелки (влево). Сперматозоиды, движущиеся вправо, имеют правый изгиб в средней части жгутика, создающий силу, противодействующую левому повороту.

Методология: Исследователи смоделировали перистальтические условия, подобные потоку в женском репродуктивном тракте после осеменения. Они наблюдали траектории в форме «сердец», где сперматозоиды поворачивали налево или направо против потока, формируя половину сердца. Это побудило провести детальный 3D-анализ биения жгутиков с высоким разрешением.

Исследование «Bimodal rheotactic behavior reflects flagellar beat asymmetry in human sperm cells» опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences. Работа стала международным проектом с участием учёных из Университета ИТМО, MIT и Уорика.