Ment I Cos Anatomy

El llarg i sinuós conte de la ciència de l 'esperma | Ciència

El tatuatge de Scott Pitnick no és precisament subtil. El massiu esperma en blanc i negre es gira i fa girar l’avantbraç dret, semblant excavar dins i fora de la pell abans d’emergir cap a un cap de mida de puny al bíceps. Tampoc el biòleg de la Universitat de Syracuse està reservat al seu inusual art corporal, que una vegada va aparèixer en un muntatge de notables tatuatges científics publicat a El guardià .

Per a Pitnick, la seva intrincada tinta reflecteix la seva profunda fascinació per la biologia increïblement única dels espermatozoides. Penseu, diu, que els espermatozoides són les úniques cèl·lules del cos destinades a ser llançades a un entorn estrany, una gesta que requereix canvis físics dramàtics a mesura que viatgen des dels testicles fins al tracte reproductor de la dona.

Cap altra cèl·lula ho fa, diu Pitnick, que fa més de 20 anys que estudia l'esperma. Tenen aquesta autonomia.

Al seu laboratori, Pitnick enginya els caps dels espermatozoides de la mosca de la fruita brillen de color vermell i verd fantasmal de manera que pugui observar-los movent-se per les vies reproductores de la mosca femella dissecada. Espera que el seu treball ajudi a revelar com es comporten els espermatozoides dins dels cossos femenins, un àmbit de recerca que encara es troba en la seva infància relativa. Aquest tipus d’innovacions un dia podrien explicar la gran diversitat de forma i mida dels espermatozoides a tot el regne animal. A més, en última instància, podrien ajudar els investigadors a desenvolupar tractaments d'infertilitat humana, així com anticonceptius masculins més eficaços.





Pitnick diu que no entenem gairebé res sobre la funció dels espermatozoides, què fan els espermatozoides. Moltes de les respostes a aquestes incògnites probablement s’amaguen dins l’altra meitat del trencaclosques dels espermatozoides: els cossos femenins.

Això podria resultar una decepció per als valents biòlegs que van mirar per primera vegada les cèl·lules espermàtiques amb tota la seva esplendor als segles XVII i XVIII, mitjançant el revolucionari microscopi. Aquests primers científics de l’esperma es van trobar encarregats de respondre a les preguntes més bàsiques, per exemple: són els animals vius dels espermatozoides? Són paràsits? I, conté cada espermatozoide un petit humà adult preformat arrissat dins? (Hi arribarem més endavant.)



Imatge_esperma_1-WR.jpg

Les primeres observacions microscòpiques de Leeuwenhoek sobre espermatozoides de conill (figs. 1-4) i espermatozoides de gos (figs. 5-8).(Wikimedia Commons)

La persona amb el dubtós honor de ser la primera a estudiar els espermatozoides amb detall va ser Anton van Leeuwenhoek , un holandès que va desenvolupar el microscopi compost primerenc . Van Leeuwenhoek va utilitzar per primera vegada la seva nova eina per examinar temes més castes, com ara els agullons d'abelles, els polls humans i l'aigua dels llacs, a mitjans de la dècada de 1670.

Els companys el van instar a convertir el seu objectiu en semen. Però es va preocupar que fos indecent escriure sobre el semen i les relacions sexuals, per la qual cosa es va aturar. Finalment, el 1677 va cedir. Examinant el seu propi ejaculat, va ser colpejat immediatament pels diminuts animalcules que va trobar retorçant-se al seu interior.



Dubtant fins i tot de compartir les seves troballes amb col·legues —i menys encara que es tatués un braçalet al braç— van Leeuwenhoek va escriure vacil·lant a la Royal Society de Londres sobre el seu descobriment el 1677. Si la vostra senyoria considera que aquestes observacions poden repugnar o escandalitzar els erudits, pregueu sincerament a la vostra senyoria que les consideri privades i que les publiqui o destrueixi segons el vostre senyoriu. .

His Lordship (també conegut com el president de la Royal Society) va optar per publicar les troballes de van Leeuwenhoek a la revista Transaccions filosòfiques el 1678, generant així el nou camp de la biologia de l'esperma.

És difícil exagerar fins a quin punt haurien aparegut als científics de l’època aquestes comes microscòpiques i retorçades. Abans del descobriment d’aquests animalcules, les teories de com els humans feien més humans variaven àmpliament, diu Bob Montgomerie , un biòleg que estudia la reproducció animal a la Queen’s University de Canadà. Per exemple, alguns creien que el vapor emès per l'ejaculació masculina estimulava d'alguna manera a les femelles a crear nadons, mentre que d'altres creien que els homes en feien nadons i els transferien a les femelles per a la seva incubació.

Us podeu imaginar el difícil que és quan no teniu ni idea del que està passant, diu Montgomerie. És a dir: sense poder veure espermatozoides i òvuls, aquests científics realment només estaven traient les teories de l’aire.

Preformation.jpg

Al segle XVII, molts investigadors van creure que cada espermatozoide contenia un humà petit i completament preformat, tal com es mostra en aquest esbós de 1695 de Nicolaas Hartsoeker.(Wikimedia Commons)

Fins i tot després que Van Leeuwenhoek descobrís els espermatozoides el 1677, van passar aproximadament 200 anys abans que els científics estiguessin d'acord sobre com es formaven els humans. Al llarg del camí van sorgir dos camps de pensament principals: D'una banda, els preformacionistes creien que cada espermatozoide (o cada òvul, segons qui li preguntés) contenia un humà minúscul completament preformat. Segons aquesta teoria, l’òvul o l’esperma simplement proporcionaven un lloc on es produïa el desenvolupament.

D’altra banda, els epigenesistes argumentaven que tant els homes com les dones aportaven material per formar un nou organisme, tot i que no estaven segurs de qui aportava exactament què. Els descobriments al llarg de la dècada de 1700 van oferir més proves per a aquest argument, inclòs el descobriment de 1759 que els pollets desenvolupen òrgans de forma incremental. (Montgomerie constata això al llibre Biologia de l’esperma: una perspectiva evolutiva , que va ser editat per col·legues com Pitnick.)

Amb millores al microscopi, investigadors de mitjan segle XIX van observar el desenvolupament embrionari dels ous d’eriçó de mar, que són convenientment transparents. Aquestes observacions van continuar desmentint el concepte de preformació i van permetre als investigadors començar a preguntar-se com els espermatozoides i els òvuls treballen junts per crear nous organismes.

La investigació sobre espermatozoides també aporta llum sobre altres sistemes corporals. Als anys seixanta, els investigadors van identificar el proteïna dinina , que s’encarrega del moviment dels espermatozoides. Resulta que la mateixa proteïna motora és responsable de tot tipus de processos que tenen lloc a les cèl·lules Charles Lindemann , professor emèrit de la Universitat d'Oakland a Michigan que va estudiar la motilitat de l'esperma. Avui sabem que la dinina participa en el moviment d’estructures cel·lulars microscòpiques com cilis i flagels, que són claus per a moltes funcions corporals.

Tot i així, els avenços inicials en la investigació sobre la fertilitat van trigar a enlairar-se. Simplement no hi havia gaire científics que treballessin en aquella època, i menys encara científics en espermatozoides, diu Montgomerie. Calcula que només hi havia diverses desenes de persones investigant espermatozoides en aquell moment; en comparació, aproximadament 400.000 científics estudien el càncer avui en dia. Hi havia algunes persones que ho feien, però potser no n'hi ha prou, diu Montgomerie.

Pitnick afegeix que és possible que els pocs investigadors que van estudiar l'esperma no haguessin apreciat del tot el paper del sistema reproductor femení en l'equació de la fertilitat, una supervisió que podria explicar per què aquesta àrea encara és un misteri actual. Part d’això és un biaix masculí en biologia per pensar que la femella no és una part important de la història, i això es remunta en la biologia de l’esperma a tota aquesta idea de preformació, diu Pitnick.

En el vessant més tècnic, observar el moviment dels espermatozoides dins de la femella és desafiant logísticament. Com assenyala Pitnick, és bastant difícil aconseguir una càmera dins d’un tracte reproductor femení.

Aquest és el geni darrere dels seus espermatozoides brillants i la capacitat de controlar-los en temps real. El vídeo anterior mostra el tracte reproductor eliminat d'una mosca de la fruita femenina, que Pitnick ha mantingut intacta en una solució salina. Quan vivia, aquesta femella es va aparellar amb un mascle d'esperma verd i, després, es va tornar a aparellar uns dies després amb un mascle d'esperma vermell. Només els caps dels espermatozoides estan etiquetats amb la proteïna fluorescent, de manera que no es poden veure les cues dels espermatozoides.

Amb aquest tipus de tecnologia, Pitnick pot conèixer per què hi ha tanta varietat en la forma i mida dels espermatozoides. Per exemple, l’esperma brillant que estudia té mega-llarg cues que arriben fins als 6 centímetres de longitud quan es desenrotlla, aproximadament la longitud del dit rosat i la més llarga coneguda al regne animal. Ha passat dècades intentant entendre per què una mosca evolucionaria d’aquesta manera i, finalment, ha perfeccionat el tracte reproductor femení com a font de la seva resposta.

Tot i que Pitnick se centra en les mosques, els espermatozoides també han captat l’atenció dels científics moderns que intenten ajudar les parelles humanes que intenten concebre. Les troballes de Pitnick podrien ajudar sense voler amb aquesta tasca. En molts casos, es tracta d’una diferència de compatibilitat entre un home i una dona específics i no coneixen el mecanisme subjacent, diu. Comprendre les interaccions entre espermatozoides i dones pot sens dubte aportar llum sobre la comprensió de noves explicacions sobre la infertilitat i possiblement de noves solucions.

La investigació bàsica sobre l’esperma també ajudarà a accelerar el progrés en el desenvolupament d’anticonceptius masculins Daniel Johnston , cap de la Branca de recerca sobre anticoncepció als Instituts Nacionals de Salut. Fins ara, els investigadors han provat de tot, des de gels fins a pastilles, però un control anticoncepcional masculí eficaç i fiable segueix sent esquiu. Johnston diu que els científics encara s’enfronten a les preguntes més bàsiques: què és espermatozoides, de totes maneres?

Imatge_esperma_3-WR.jpg

Les cèl·lules espermàtiques varien increïblement segons el regne animal. Aquesta cèl·lula espermàtica de la mosca de la fruita pot arribar a fer diversos centímetres de llarg quan es desplega.(Romano Dalla)

Hem d’entendre realment el que constitueix un esperma, diu Johnston, que ha treballat per descriure el contingut complet de proteïnes d’espermatozoides: un primer pas important per entendre com dissenyar anticonceptius efectius. Quan ho enteneu, podeu començar a entendre el que hem d’inhibir.

Recentment, un grup privat anomenat Iniciativa anticonceptiva masculina va llançar un concurs que finançarà un innovador projecte de recerca sobre anticonceptius. * Gunda Georg , farmacèutica medicinal de la Universitat de Minnesota, ha aconseguit la primera ronda del concurs per a la seva investigació sobre gens associats a la infertilitat en ratolins que finalment es podrien utilitzar per desenvolupar una píndola anticonceptiva masculina.

La seva investigació actual ajuda a determinar els nivells de dosificació adequats per a aquests productes farmacèutics i a avaluar els possibles efectes secundaris. Al cap i a la fi, si un home deixa de prendre la píndola, ha de tornar completament a la normalitat, diu Georg.

Johnston es complau en tenir l’oportunitat de donar suport a aquest tipus d’investigacions al NIH, tant per interès en avançar els anticonceptius masculins com per una intriga fonamental en els espermatozoides que no ha deixat en els seus 25 anys de carrera. Els espermatozoides són fascinants ”, diu Johnston. No hi ha res com ells.

Pitnick, naturalment, està d’acord. La desconsolació que van demostrar científics com van Leeuwenhoek els primers dies, diu, ha disminuït en el terreny. No crec que hi hagi massa biòlegs avui en dia que tinguin cap tipus de molèstia parlant d’aquestes coses, diu Pitnick. I per a ell, personalment? M’encanta aquesta biologia, diu. En parlaré amb qualsevol persona que estigui disposada a escoltar.

Nota de l'editor, 7 de juny de 2017: Aquesta peça originalment afirmava que la Iniciativa Anticonceptiva Masculina estava ubicada sota el NIH; és un esforç privat.

indi que va ensenyar moltes coses als pelegrins




^