Os pesquisadores desenvolveram uma fórmula matemática baseada no movimento rítmico da cabeça e da cauda de um espermatozóide, o que reduz significativamente as complexidades de compreensão e previsão de como os espermatozoides fazem a difícil jornada em direção à fertilização de um óvulo.

Pesquisadores das Universidades de York, Birmingham, Oxford e Kyoto University, Japão, descobriram que a cauda do esperma cria um ritmo característico que empurra o esperma para frente, mas também puxa a cabeça para trás e para os lados de maneira coordenada.

A fertilidade bem-sucedida depende de como um espermatozóide se move através do fluido, mas capturar detalhes desse movimento é uma questão complicada.

O objetivo da equipe é usar essas novas descobertas para entender como grupos maiores de espermatozoides se comportam e interagem, uma tarefa que seria impossível usando técnicas modernas de observação. O trabalho pode fornecer novos insights sobre o tratamento da infertilidade masculina.

Simplifique o problema

Dr. Hermes Gadêlha, do Departamento de Matemática da Universidade de York, disse:"Para observar, na microescala, como um espermatozóide atinge a propulsão para a frente através do fluido, sofisticadas técnicas microscópicas de alta precisão são atualmente empregadas.

"Medidas da batida da cauda do esperma são alimentadas em um modelo de computador, o que ajuda a entender os padrões de fluxo de fluido que resultam desse movimento.

"Simulações numéricas são usadas para identificar o fluxo ao redor do esperma, mas como as estruturas do fluido são tão complexas, os dados são particularmente difíceis de entender e usar. Cerca de 55 milhões de espermatozóides são encontrados em uma determinada amostra, portanto, é compreensivelmente muito difícil modelar como eles se movem simultaneamente.

"Queríamos criar uma fórmula matemática que simplificasse a forma como abordamos esse problema e tornasse mais fácil prever como um grande número de espermatozoides nadam. Isso nos ajudaria a entender por que alguns espermatozoides são bem-sucedidos e outros falham."

Ritmo coordenado

Ao analisar os movimentos da cabeça e da cauda do esperma, pesquisadores agora mostraram que o esperma move o fluido de uma forma rítmica coordenada, que pode ser capturado para formar uma fórmula matemática relativamente simples. Isso significa que simulações de computador complexas e caras não são mais necessárias para entender como o fluido se move enquanto os espermatozoides nadam.

A pesquisa demonstrou que o esperma tem que fazer vários movimentos contraditórios, como mover para trás, a fim de impulsioná-lo para a frente em direção ao ovo.

A cauda em forma de chicote do esperma tem um ritmo particular que puxa a cabeça para trás e para os lados para criar um fluxo de fluido espasmódico, contrariando parte do intenso atrito que é criado devido aos seus tamanhos diminutos.

Milagroso

O Dr. Gadêlha disse:"É verdade quando os cientistas dizem como é milagroso que um espermatozóide chegue a um óvulo, mas o corpo humano tem um sistema muito sofisticado para garantir que as células certas se unam.

"Você presumiria que os movimentos bruscos do espermatozóide teriam um impacto muito aleatório no fluxo de fluido ao seu redor, tornando ainda mais difícil para os espermatozoides concorrentes navegar por ele, mas, na verdade, você vê padrões bem definidos se formando no fluido ao redor do esperma.

"Isso sugere que os espermatozoides agitam o fluido de uma forma muito coordenada para alcançar a locomoção, não muito diferente da maneira como os campos magnéticos são formados em torno dos ímãs. Portanto, embora o arrasto de fluido torne muito difícil para o espermatozóide fazer movimento para frente, ele se coordena com seus movimentos rítmicos para garantir que apenas alguns selecionados atinjam a propulsão para a frente. "

Agora que a equipe tem uma fórmula matemática que pode prever o movimento fluido de um espermatozóide, a próxima etapa é usar o modelo para previsões em um grande número de células. Eles também acreditam que isso terá implicações para as inovações no tratamento da infertilidade.

A pesquisa está publicada na revista. Cartas de revisão física .