Spermien navigieren im „Akkord“

Sper­mi­en benut­zen einen musi­ka­li­schen Trick, um zu navi­gie­ren. Ähn­lich wie eine Gitar­ren­sai­te schwingt der Sper­mi­en­schwanz; aller­dings mit zwei Fre­quen­zen oder „Noten“, also einem Akkord. Wis­sen­schaft­ler des For­schungs­zen­trums cae­sar in Bonn und dem Helm­holtz-For­schungs­zen­trum Jülich publi­zier­ten die­se Ergeb­nis­se in „Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons”.

Seit lan­gem wird dis­ku­tiert, wie Mikro­schwim­mer – Sper­mi­en oder klei­ne Lebe­we­sen wie Bak­te­ri­en – navi­gie­ren. Die­se grund­le­gen­de Fra­ge bewegt sowohl For­scher, die bio­lo­gi­sche Mikro­schwim­mer ver­ste­hen wol­len, als auch Inge­nieu­re, die syn­the­ti­sche Mikroro­bo­ter ent­wer­fen.

Der Sper­mi­en­schwanz über­nimmt meh­re­re Auf­ga­ben: Er dient als Pro­pel­ler, der das Sper­mi­um antreibt, als Anten­ne, die Sin­nes­rei­ze aus der Umge­bung auf­nimmt und ver­ar­bei­tet, und schließ­lich auch als Ruder, mit dem Sper­mi­en ihre Schwimm­bahn kor­ri­gie­ren. Sper­mi­en schwim­men vor­wärts, indem sie mit dem Schwanz „wackeln“. Wenn die Schlag­be­we­gung wie eine Wel­le ent­lang des Schwan­zes läuft, wird die Flüs­sig­keit nach hin­ten und die Sper­mi­en nach vor­ne gesto­ßen. Für die Navi­ga­ti­on schlägt der Schwanz mehr nach einer Sei­te, wie das Ruder eines Boo­tes. Des­halb schwim­men Sper­mi­en auf gekrümm­ten Bah­nen.

Die neu­en For­schungs­er­geb­nis­se zei­gen, dass Sper­mi­en einen unge­wöhn­li­chen Trick ver­wen­den, um einen asym­me­tri­schen Schlag zu erzeu­gen. Nicht nur eine, son­dern zwei Wel­len wan­dern ent­lang des Schwan­zes: eine mit der Grund­fre­quenz und die ande­re mit der dop­pel­ten Fre­quenz. Musi­ka­lisch aus­ge­drückt: Sper­mi­en spie­len mit „Noten“ unter­schied­li­cher Okta­ven. Wenn sich die­se bei­den Wel­len über­la­gern, ändert sich die Aus­len­kung der Wel­le mit der Zeit. Des­halb wellt sich der Schwanz mehr zu einer Sei­te. Die zeit­li­che Ände­rung der Wel­len steu­ert die Schwanz­be­we­gung zum Navi­gie­ren. Es gibt aber einen gewich­ti­gen Unter­schied zu einem Schiffs­ru­der: Die Sym­me­trie wird nicht räum­lich gebro­chen wie beim Ruder, son­dern zeit­lich. Schließ­lich konn­ten die For­scher zei­gen, dass Pro­ges­te­ron, ein weib­li­ches Sexu­al­hor­mon, die bei­den Wel­len oder „Noten“ auf­ein­an­der abstimmt und so die Schwimm­bahn ändert.

Sper­mi­en spie­len also gewis­ser­ma­ßen Akkor­de, die durch che­mi­sche oder ande­re Signa­le ent­lang der Schwimm­bahn orches­triert wer­den.

Publi­ka­ti­on:

Gugliel­mo Sag­gio­ra­to, Luis Alva­rez, Jan F. Jikeli, U. Ben­ja­min Kaupp, Ger­hard Gomp­per, and Jens Elge­ti (2017): “Human sperm steer with second har­mo­nics of the fla­gel­lar beat.”, Natu­re Com­mu­ni­ca­ti­ons 8, Arti­cle num­ber: 1415 (2017)  

(Stif­tung cae­sar / ms)

Via
Originalpublikation
Quelle
caesar - center of advanced european studies and research
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