Gli spermatozoi ci hanno ingannato per più di tre secoli

Gli spermatozoi sono stati scoperti nel 1677 dal fiammingo Antony van Leeuwenhoek e per più di tre secoli hanno ingannato gli scienziati. Questi ultimi hanno creduto fino ad ora che gli spermatozoi umani nuotassero agitando la coda con un movimento simmetrico da lato a lato: un’illusione ottica dovuta al fatto che sono stati osservati sempre con tecniche di microscopia 2D.

Che cosa sono gli spermatozoi?

Lo spermatozoo è la cellula gametica maschile che, raggiungendo il gamete femminile, cioè l’ovulo, lo feconda durante la riproduzione sessuale. Dall’unione di queste due cellule si forma lo zigote, la prima cellula del nuovo organismo. Lo spermatozoo è formato da due regioni morfologicamente e funzionalmente distinte, racchiuse da un’unica membrana plasmatica: la testa, che contiene il nucleo aploide, e la coda, che fornisce alla cellula la motilità necessaria per raggiungere la cellula uovo.

Il vero movimento degli spermatozoi

Una nuova ricerca è stata condotta dai ricercatori dell’Università di Bristol, nel Regno Unito, in collaborazione con i colleghi dell’Università Nazionale Autonoma del Messico. “È il 2020 e tutti pensavamo di sapere come nuota effettivamente lo spermatozoo, e non avremmo potuto sbagliarci di più“, afferma Hermes Gadêlha, docente presso il Dipartimento di Ingegneria Matematica dell’Università di Bristol e primo autore dell’articolo. Gadêlha ha collaborato al progetto con i colleghi dell’Image and Computer Vision Laboratory presso l’Università Nazionale Autonoma del Messico.

Utilizzando tecniche di microscopia 3D, un dispositivo piezoelettrico e la matematica, i ricercatori messicani hanno scoperto qual è il vero movimento degli spermatozoi: ruotano avvitandosi come un cavatappi. Gli studiosi hanno riportato i risultati della ricerca sulla rivista scientifica Science Advances.

La nuova ricerca

I ricercatori hanno utilizzato una telecamera ad alta velocità in grado di registrare più di 55.000 fotogrammi in un secondo e un microscopio associato a un dispositivo piezoelettrico che muoveva il campione di sperma. La telecamera è rimasta fissa su un punto focale, mentre il dispositivo piezoelettrico oscillava verticalmente a una velocità di 3640 µm/s, più veloce del movimento degli spermatozoi. A questa velocità, la coda dello spermatozoo sembra non muoversi, consentendo al sistema di raccogliere immagini in 3D in ogni momento. Gli scienziati hanno poi sfruttato la matematica per dare un senso ai dati raccolti.

Si è scoperto che la coda degli spermatozoi in realtà si muove producendo una spinta solo su un lato, il che di per sé porterebbe lo spermatozoo a muoversi in cerchio. Per procedere in avanti, la testa dello spermatozoo continua a ruotare su se stessa, cambiando il lato di spinta della coda e producendo complessivamente un movimento “a cavatappi”.

Impatto sugli studi futuri

La nuova conoscenza sulla motilità degli spermatozoi avrà sicuramente un impatto sugli studi sulla fertilità e su altre ricerche biologiche. “Con oltre la metà dei casi d’infertilità causata da fattori maschili, capire come si muove realmente uno spermatozoo umano è fondamentale per sviluppare futuri strumenti diagnostici per identificare gli spermatozoi non sani e potrà aiutare a comprendere qual è il ruolo della motilità e il suo impatto nella fecondazione naturale”, ha aggiunto Gadêlha.

Naturalmente, man mano che la strumentazione migliorerà, gli scienziati potrebbero scoprire, ancora una volta, che la loro ultima comprensione del movimento degli spermatozoi è effettivamente sbagliata. “Ci sbagliamo meno di prima”, dice Gadêlha. “Ma ora ci sbagliamo di più di quanto lo faremo in futuro.”