Spermacellen die in een kunstmatig voortplantingskanaal van een koe zwemmen, klitten samen in groepjes van twee tot vier. Dat lijkt ze te helpen om stroomopwaarts door dik slijm te ploegen.
Spermacellen worden vaak voorgesteld als individuen die tegen elkaar racen om een eicel te bevruchten. Dat beeld is echter gebaseerd op platte beelden onder de microscoop en andere laboratoriumopstellingen die de natuurlijke context niet weergeven, zegt biofysicus Chih-Kuan Tung van de North Carolina Agricultural & Technical State University.
Stierenspermamysterie
Tung maakte met zijn team een driedimensionale namaakversie van het vrouwelijke voortplantingskanaal. Daarin blijken de spermacellen van een stier, die vergelijkbaar zijn met die van een man, samen te werken in groepen van twee tot vier cellen.
Frans de Waal (1948-2024): ‘Zo speciaal zijn wij mensen niet’
Primatoloog Frans de Waal is op 14 maart 2024 overleden. In juni 2019 interviewde New Scientist De Waal. De les die hij meegaf: ‘zo speciaal zijn wi ...
Toen Tung en zijn team deze groepsvorming voor het eerst opmerkten in hun laboratorium, begrepen ze niet waarom het gebeurde. ‘In de biologie is het zo: als cellen iets doen, halen ze er waarschijnlijk voordeel uit’, zegt Tung. ’Dus was de vraag: wat is het voordeel?’
Gesmolten kaas
Om dit mysterie op te lossen, injecteerden de onderzoekers 100 miljoen verse stierenspermacellen in een siliconen buis. Die buis was gevuld met vloeistof die lijkt op het slijm in de baarmoeder en baarmoederhals van koeien. Het heeft de textuur van gesmolten kaas, zegt Tung. Vervolgens gebruikten de onderzoekers een pomp om twee stroomsnelheden te creëren.
Als er geen stroming was, zwommen de geclusterde zaadcellen in een rechtere lijn dan de losse zaadcellen. Bij een gemiddelde stroming konden de clusters stroomopwaarts zwemmen, terwijl de losse zaadcellen dat niet konden. En als de stroming sterk was, ploegden de clusters er veel beter doorheen dan de losse zaadcellen, die meestal door de dikke stroom werden meegesleurd.
Wielrenners
In al deze scenario’s was er nooit één leidende spermacel die werd ondersteund door anderen in de groep, aldus Tung. De groepen waren zeer dynamisch: individuele spermacellen verlieten regelmatig clusters om zich bij andere clusters aan te sluiten, of veranderden van positie binnen een cluster. Het gedrag lijkt op hoe wielrenners beurtelings op kop rijden om minder luchtweerstand te voelen.
’Het is misschien een vergelijkbaar mechanisme dat ervoor zorgt dat ten minste een paar zaadcellen uiteindelijk de eileiders bereiken’, zegt Tung. De clusters spelen waarschijnlijk een belangrijke rol in het dikke uitstromende slijm in de vagina en baarmoederhals en in de baarmoeder, waar samentrekkingen de vloeistoffen in meerdere richtingen stuwen, zegt hij. Wanneer de zaadcellen verderop de eileiders bereiken, waar de vloeistoffen dunner en minder beweeglijk zijn, is het mogelijk dat ze weer los gaan zwemmen.
De bevindingen openen nieuwe wegen voor de diagnose van onverklaarde onvruchtbaarheid, aldus Tung. Je zou kunnen denken aan tests om te zien hoe goed spermacellen groepjes vormen, of om de kwaliteit van vrouwelijke vaginale vloeistoffen te meten.
