Un nuevo estudio de investigadores de Bristol, en Reino Unido, y México ha dinamitado la visión universalmente aceptada de cómo los espermatozoides "nadan" al descubrir que su cola se mueve muy rápidamente en 3D, no de lado a lado en 2D como se pensaba, según publican la revista \'Science Advances\'.
Más de trescientos años después de que Antonie van Leeuwenhoek usara uno de los primeros microscopios para describir el esperma humano como si tuviera una "cola que, al nadar, azota con un movimiento de serpiente, como anguilas en el agua", los científicos han revelado que se trata de una ilusión óptica.
Utilizando microscopía 3D y matemáticas de última generación, el doctor Hermes Gadelha, de la Universidad de Bristol, y los doctores Gabriel Corkidi y Alberto Darszon, de la Universidad Nacional Autónoma de México, han sido pioneros en la reconstrucción del verdadero movimiento de la cola del esperma en 3D.
Utilizando una cámara de alta velocidad capaz de grabar más de 55.000 cuadros en un segundo, y una platina de microscopio con un dispositivo piezoeléctrico para mover la muestra hacia arriba y hacia abajo a una velocidad increíblemente alta, pudieron escanear el esperma nadando libremente en 3D.
El innovador estudio revela que la cola del esperma es de hecho torpe y solo se mueve por un lado. Si bien esto debería significar que el golpe unilateral del espermatozoide lo haría nadar en círculos, los espermatozoides han encontrado una forma inteligente de adaptarse y nadar hacia adelante.
"Los espermatozoides humanos se daban cuenta si rodaban mientras nadaban, al igual que las nutrias juguetonas que sacaban sacacorchos a través del agua, su alimentación unilateral se normalizaría y nadarían hacia adelante", apunta el doctor Gadelha, jefe del Laboratorio de Polímeros del Departamento de Matemáticas de Ingeniería de Bristol y experto en las matemáticas de la fertilidad.
"El giro rápido y altamente sincronizado de los espermatozoides causa una ilusión cuando se ve desde arriba con los microscopios 2D - la cola parece tener un movimiento simétrico de lado a lado, \'como las anguilas en el agua\', como lo describió Leeuwenhoek en el siglo XVII.
Descubrimiento
"Sin embargo, nuestro descubrimiento muestra que los espermatozoides han desarrollado una técnica de natación para compensar su desequilibrio y al hacerlo han resuelto ingeniosamente un rompecabezas matemático a escala microscópica: creando simetría a partir de la asimetría", destaca el doctor Gadelha.
"El giro de los espermatozoides humanos como una nutria es sin embargo complejo: la cabeza del espermatozoide gira al mismo tiempo que la cola del espermatozoide gira en la dirección de la natación-añade--. Esto se conoce en la física como precesión, muy parecido a cuando las órbitas de la Tierra y Marte giran alrededor del Sol".
Los sistemas de análisis de semen asistidos por ordenador que se utilizan hoy en día, tanto en clínicas como en investigación, todavía usan visión 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, comprender la cola del espermatozoide humano es fundamental para desarrollar futuras herramientas de diagnóstico para identificar espermatozoides no saludables", añade Gadelha, cuyo trabajo ha revelado anteriormente la biomecánica de la curvatura del espermatozoide y las precisas tendencias rítmicas que caracterizan el avance de un espermatozoide.
Los doctores Corkidi y Darszon fueron pioneros en la microscopía 3D para la natación de espermatozoides. "Esto fue una increíble sorpresa, y creemos que nuestro microscopio 3D de última generación revelará muchos más secretos ocultos en la naturaleza. Un día esta tecnología estará disponible para los centros clínicos", avanza Corkidi.
"Este descubrimiento revolucionará nuestra comprensión de la motilidad del esperma y su impacto en la fertilización natural. Se sabe tan poco sobre el intrincado entorno del tracto reproductivo femenino y sobre cómo los espermatozoides que nadan influyen en la fertilización. Estas nuevas herramientas nos abren los ojos a las increíbles capacidades que tiene el esperma", añade Darszon.
