Wetenschappers van de Universiteit van York hebben aangetoond dat een spermastaart onderling verbonden elastische veren gebruikt om mechanische informatie naar verre delen van de staart door te geven. helpen het te buigen en uiteindelijk naar een ei te zwemmen.

Eerdere studies, van ongeveer 50 jaar geleden, toonde aan dat de spermastaart, of flagellum, bestond uit een complex systeem van filamenten, verbonden door elastische veren die lijken op een cilinderachtige structuur. Vele jaren geloofden wetenschappers dat dit systeem de spermastaart een steiger gaf, waardoor het in een vijandige omgeving naar een ei kan zwemmen.

Nieuw onderzoek aan de Universiteit van York, echter, heeft getoond, door middel van een wiskundig model, dat dit systeem niet alleen nodig is om de structuur van de staart te behouden, maar het is ook van vitaal belang voor de manier waarop het informatie naar zeer verre delen van de staart verzendt, waardoor het op zijn eigen unieke manier kan buigen en bewegen.

duidelijke beweging

Dr. Hermes Gadêlha, wiskundig bioloog bij de afdeling Wiskunde van de universiteit, zei:"Sperma flagella met dit soort interne structuur is te zien in bijna alle vormen van leven. Interessant is dat hoewel de spermastaart een interne structuur heeft die bij de meeste soorten - dier en mens - behouden blijft, maken ze allemaal enigszins verschillende bewegingen om een ​​eicel te bereiken.

"Dit suggereert dat de structuur van de staart niet het hele verhaal is van hoe ze hun duidelijke staartbuigende beweging maken."

Dr. Gadêlha en medewerkers hadden eerder een wiskundige formule ontwikkeld voor de manier waarop sperma ritmisch door vloeistof beweegt, het creëren van duidelijke vloeiende patronen, maar wetenschappers moesten nu begrijpen wat er aan de hand was in de spermastaart waardoor ze op deze manier konden bewegen.

dood sperma

Om de structuur van de staart te begrijpen, wetenschappers onderzochten hoe verschillende delen van de staart kromden door de staart van een dood sperma te bewegen. Verrassend een beweging die begon in de buurt van de kop van het sperma, resulteerde in een bocht in tegengestelde richting aan het uiteinde van de staart, het 'counterbend-fenomeen' genoemd, wat suggereert dat mechanische informatie wordt overgedragen langs de onderling verbonden elastische banden om beweging over de volledige lengte van de staart te creëren.

Dr. Gadêlha berekende deze buigbewegingen om een ​​wiskundig model te vormen dat zou helpen bij het veronderstellen van de triggers die nodig zijn in de staart om deze verschillende bewegingen te maken.

Complexe 'boot'

Dr. Gadêlha zei:"Als we ons voorstellen dat de communicatie naar verre delen van de staart een beetje lijkt op de communicatie tussen geblinddoekte roeiers in een kanoboot. Geblinddoekte roeiers kunnen elkaars beweging niet zien om te communiceren welke beweging ze moeten maken, en als er niet naar elkaar wordt geschreeuwd, ze moeten in plaats daarvan de mechanica van de boot voelen en de beweging die elke roeier maakt om hun beweging te synchroniseren.

"Het lijkt erop dat de moleculaire motoren - de 'roeiers' in de spermastaart - hetzelfde doen, maar in een veel complexere 'boot'.

"Het mechanisme van een spermastaart creëert eerst een glijdende beweging tussen filamenten, binnen deze cilindrisch gerangschikte structuur, uiteindelijk resulterend in een staartbuiging, een beetje zoals de zuiger die heen en weer beweging omzet in rotatie van het wiel in een trein. Elke beweging in deze complexe opeenvolging lijkt beweging te kunnen veroorzaken tot in de verre delen van de staart.

"De grote vraag is nu, zijn bepaalde veren in de staart gekoppeld om specifieke biomechanische informatie door te geven, en zijn deze 'roeiers' gewoon zelforganiserend?

Het onderzoek is gepubliceerd in Tijdschrift van de Royal Society Interface .