Spermien: Immer an der Wand lang - wissenschaft.de
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Spermien: Immer an der Wand lang

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Spermien auf dem Weg zur Eizelle (Foto: Imago)
Menschliche Spermien sind gute Schwimmer – das müssen sie auch sein, um bis zur Eizelle vorzudringen. Jetzt zeigt sich, dass das Repertoire ihrer Bewegungsstile dabei noch größer ist als bisher gedacht: Müssen sie enge und mit zähem Schleim gefüllte Passagen überwinden, wechseln die Samenzellen in einen bisher unbekannten Schwimmmodus: das Gleitschwimmen. Dabei schlägt ihre Geißel nur in einer Ebene, dafür aber noch energischer. Das macht die Spermien sogar um die Hälfte schneller als bei den üblichen Schwimmtechniken.

Ein Spermium hat es nicht leicht: Einmal in der weiblichen Vagina angekommen, muss es erst chemisch ziemlich ungünstige Bedingungen überstehen und sich dann durch enge Gänge und zähen Schleim kämpfen, um zur Eizelle vorzudringen. „Das Spermium muss dabei Tausende seiner Körperlängen im komplexen weiblichen Genitaltrakt zurücklegen“, erklären Reza Nosrati von der University of Toronto und seine Kollegen. „Bei dieser Reise zeigen sie eine ganze Reihe von Bewegungs-Varianten.“ Aus früheren Beobachtungen ist bekannt, dass die Samenzellen je nach Umgebung verschiedene Schwimmmethoden einsetzen und sich teilweise sogar in Gruppen voran bewegen. Spiralige Schläge ihrer langen Geißel dienen ihnen  dabei als Antrieb. Haben sie es bis zum Eileiter geschafft, wartet die nächste Herausforderung. Denn die stark gefaltete und bewimperte Oberfläche in diesem schmalen Gang engt ihre Bewegung ein und Oberflächeneffekte erschweren das Vorankommen zusätzlich.

Wie Spermien es schaffen, diese ungünstigen Bedingungen zu überwinden, war bisher unklar. Deshalb haben Nosrati und seine Kollegen nun Samenzellen gezielt auf ihr Verhalten in der Nähe einer Oberfläche getestet. Dafür ließen sie menschliche Spermien in einem Flüssigkeitsfilm auf einer Glasscheibe schwimmen. Dieser Film bot den Spermien zwar genügend Platz, um sich in alle Richtungen zu bewegen, war aber dünn genug, um die typischen physikalischen Oberflächeneffekte wirken zu lassen. Mit Hilfe eines speziellen Fluoreszenzmikroskops beobachten die Forscher dann, wie sich die Spermien bewegten.

Ganz neuer Schwimmstil

Das überraschende Ergebnis: In der Nähe einer Oberfläche verhalten sich die Spermien ganz anders als in einem größeren Raum. Sie nutzen eine bisher unbekannte Schwimmtechnik: „In diesem Modus sind der Spermienkopf und die Geißel parallel zur Oberfläche ausgerichtet“, berichten die Forscher. Statt des üblichen spiraligen Schlages bewegt sich die Spermiengeißel dabei nur von einer Seite auf die andere – obwohl sie durchaus Platz für die rotierende Bewegung hätte. „Unsere Experimente sprechen dafür, dass die Spermien hier einen einzigartigen, von den anderen verschiedenen Bewegungsmechanismus zeigen“, so Nosrati und seine Kollegen. Und noch etwas beobachteten sie: Je zäher die Flüssigkeit ist, in der Spermien schwimmen, desto häufiger verfallen sie in diesen speziellen Schwimmstil.

Welche Vorteile dies hat zeigte sich, als die Forscher maßen, wie schnell die Samenzellen mit dieser Technik vorankommen: Zu ihrer Überraschung waren die Spermien damit sogar um 50 Prozent schneller als bei ihren üblichen Schwimmtechniken.  Dies wird unter anderem deshalb möglich, weil dieses Gleitschwimmen das Hin- und Herpendeln des Spermienkopfes verringert und die Amplitude der Schwanzschläge teilweise erhöht. Nach Ansicht der Forscher haben die menschlichen Spermien diesen Schwimmstil daher eigens entwickelt, um in dem verwinkelten, engen System des weiblichen Genitaltrakts besser voranzukommen. „Der weibliche Eileiter enthält Bereiche mit einem relativ engen Lumen und labyrinthisch gefalteten  Strukturen, in denen besonders zäher Schleim vorkommt“, so Nosrati und seine Kollegen. „Das Gleitschwimmen ermöglicht es den Spermien, diese beengten und schleimigen Regionen schneller zu passieren.“

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Quelle:

© wissenschaft.de – Nadja Podbregar
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