Una investigación innovadora rompe la visión universalmente aceptada de cómo "nadan" los espermatozoides

Un avance en la ciencia de la fertilidad realizado por investigadores de Bristol y México ha roto la visión universalmente aceptada de cómo "nadan" los espermatozoides.

Más de trescientos años después de que Antonie van Leeuwenhoek utilizara uno de los primeros microscopios para describir el esperma humano como una "cola que, al nadar, se agita con un movimiento serpenteante, como las anguilas en el agua", los científicos han revelado que se trata de una ilusión óptica.

Utilizando microscopía 3D de última generación y matemáticas, el Dr. Hermes Gadelha, de la Universidad de Bristol, el Dr. Gabriel Corkidi y el Dr. Alberto Darszon, de la Universidad Nacional Autónoma de México, han sido pioneros en la reconstrucción del verdadero movimiento de la cola de los espermatozoides en 3D.

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Utilizando una cámara de alta velocidad capaz de grabar más de 55.000 fotogramas en un segundo, y una platina de microscopio con un dispositivo piezoeléctrico para mover la muestra hacia arriba y hacia abajo a una velocidad increíblemente alta, pudieron escanear el esperma nadando libremente en 3D.

El innovador estudio, publicado en la revista Science Advances, revela que la cola de los espermatozoides es, de hecho, torcida y sólo se mueve por un lado. Aunque esto debería significar que la carrera unilateral del espermatozoide lo haría nadar en círculos, los espermatozoides han encontrado una forma inteligente de adaptarse y nadar hacia adelante.

"La permanente humana se dio cuenta de que si rodaban mientras nadaban, como las nutrias juguetonas que se desplazan por el agua, su golpe unilateral se compensaría y nadarían hacia delante", dijo el Dr. Gadelha, jefe del Laboratorio de Polímeros del Departamento de Ingeniería Matemática de Bristol y experto en las matemáticas de la fertilidad.

El giro rápido y altamente sincronizado de los espermatozoides provoca una ilusión cuando se ve desde arriba con microscopios 2D: la cola parece tener un movimiento simétrico de lado a lado, "como las anguilas en el agua", como describió Leeuwenhoek en el siglo XVII.

Sin embargo, nuestro descubrimiento muestra que los espermatozoides han desarrollado una técnica de natación para compensar su carácter asimétrico y, al hacerlo, han resuelto ingeniosamente un rompecabezas matemático a escala microscópica: creando simetría a partir de la asimetría.

Sin embargo, el giro de los espermatozoides humanos, similar al de las nutrias, es complejo: la cabeza de los espermatozoides gira al mismo tiempo que la cola de los espermatozoides gira alrededor de la dirección de natación. Esto se conoce en física como precesión, de forma parecida a cuando las órbitas de la Tierra y Marte precesan alrededor del sol."

Dr. Hermes Gadelha, Universidad de Bristol

Los sistemas de análisis de semen asistidos por ordenador que se utilizan hoy en día, tanto en las clínicas como en la investigación, siguen utilizando vistas 2D para observar el movimiento de los espermatozoides. Por lo tanto, al igual que el primer microscopio de Leeuwenhoek, siguen siendo propensos a esta ilusión de simetría al evaluar la calidad del semen. Este descubrimiento, con su novedoso uso de la tecnología de los microscopios en 3D combinada con las matemáticas, puede proporcionar una nueva esperanza para desvelar los secretos de la reproducción humana.

"Dado que más de la mitad de la infertilidad está causada por factores masculinos, comprender la cola del esperma humano es fundamental para desarrollar futuras herramientas de diagnóstico que permitan identificar los espermatozoides no sanos", añade el Dr. Gadelha, cuyo trabajo ha revelado anteriormente la biomecánica de la curvatura del esperma y las tendencias rítmicas precisas que caracterizan el avance de un espermatozoide.

El Dr. Corkidi y el Dr. Darszon fueron pioneros en la microscopía 3D para la natación de los espermatozoides.

"Fue una sorpresa increíble, y creemos que nuestro microscopio 3D de última generación desvelará muchos más secretos ocultos de la naturaleza. Algún día esta tecnología estará a disposición de los centros clínicos", dijo el Dr. Corkidi.

"Este descubrimiento revolucionará nuestra comprensión de la motilidad de los espermatozoides y su impacto en la fecundación natural. Se sabe muy poco sobre el intrincado entorno del tracto reproductivo femenino y sobre cómo la natación de los espermatozoides influye en la fecundación. Estas nuevas herramientas nos abren los ojos a las asombrosas capacidades de los espermatozoides", dijo el Dr. Darszon.