A cauda do esperma é composta por um complexo sistema de filamentos, conectado por molas elásticas. Crédito:Universidade de York
Cientistas da Universidade de York demonstraram que uma cauda de esperma utiliza molas elásticas interconectadas para transmitir informações mecânicas a partes distantes da cauda, ajudando-o a se curvar e finalmente nadar em direção a um ovo.
Estudos anteriores, de aproximadamente 50 anos atrás, mostrou que a cauda do esperma, ou flagelo, era composto de um complexo sistema de filamentos, conectados por molas elásticas que se assemelham a uma estrutura em forma de cilindro. Por muitos anos, os cientistas acreditaram que este sistema fornecia uma estrutura para a cauda do esperma, permitindo que ele nade em um ambiente hostil em direção a um ovo.
Nova pesquisa na Universidade de York, Contudo, mostrou, por meio de um modelo matemático, que este sistema não é apenas necessário para manter a estrutura da cauda, mas também é vital para a forma como ele transmite informações para partes muito distantes da cauda, permitindo que ele se curve e se mova de uma maneira única.
Movimento distinto
Dr. Hermes Gadêlha, biólogo matemático do Departamento de Matemática da Universidade, disse:"Os flagelos do espermatozóide com este tipo de estrutura interna podem ser vistos em quase todas as formas de vida. Curiosamente, embora a cauda do espermatozóide tenha uma estrutura interna que é conservada na maioria das espécies - animais e humanos - todos eles criam movimentos ligeiramente diferentes para chegar ao óvulo.
"Isso sugere que a estrutura da cauda não é toda a história de como eles fazem seu movimento distinto de curvatura da cauda."
O Dr. Gadêlha e colaboradores já haviam desenvolvido uma fórmula matemática para a maneira como os espermatozoides se movem ritmicamente através do fluido, criando padrões de fluidos distintos, mas os cientistas agora precisavam entender o que estava acontecendo dentro da cauda do esperma que lhes permitia mover-se dessa maneira.
Esperma morto
Para entender a estrutura da cauda, os cientistas examinaram como diferentes partes da cauda se dobraram ao mover a cauda de um espermatozóide morto. Surpreendentemente, um movimento que começou perto da cabeça do esperma, resultou em uma curva na direção oposta na ponta da cauda, chamado de 'fenômeno de contração', sugerindo que a informação mecânica é transmitida ao longo das faixas elásticas interconectadas para criar movimento ao longo de todo o comprimento da cauda.
O Dr. Gadêlha calculou esses movimentos de flexão para formar um modelo matemático que ajudaria a hipotetizar os gatilhos necessários na cauda para fazer esses movimentos distintos.
'Barco' complexo
O Dr. Gadêlha disse:"Se imaginarmos que a comunicação com partes distantes da cauda é um pouco como a comunicação entre remadores com os olhos vendados em uma canoa. Os remadores com os olhos vendados não podem ver o movimento uns dos outros para comunicar que movimento fazer, e na ausência de gritar um com o outro, eles devem, em vez disso, sentir a mecânica do barco e o movimento que cada remador está fazendo para sincronizar seu movimento.
"Parece que os motores moleculares - os 'remadores' dentro da cauda do espermatozóide - estão fazendo uma coisa semelhante, mas em um 'barco' muito mais complexo.
"O mecanismo da cauda de um espermatozóide cria primeiro um movimento deslizante entre os filamentos, dentro desta estrutura cilíndrica, finalmente resultando em uma curvatura da cauda, um pouco como o pistão que converte o movimento para frente e para trás em rotação da roda de um trem. Qualquer movimento nesta sequência complexa parece ser capaz de desencadear um movimento direto para as partes distantes da cauda.
"A grande questão agora é, são molas particulares na cauda acopladas para transmitir informações biomecânicas específicas, e esses 'remadores' se auto-organizam?
A pesquisa é publicada em Interface do Jornal da Royal Society .