Los espermatozoides nadan mejor en equipo

Los espermatozoides avanzan mejor contra la corriente cuando nadan juntos, según un nuevo estudio publicado en la revista Frontiers in Cell and Developmental Biology en el que los autores ofrecen algunas razones convincentes detrás de este comportamiento de agrupamiento recién identificado. 

A pesar de la idea popular de que la célula reproductiva masculina más rápida y en forma es la que gana la carrera de la fertilización, la nueva investigación ha demostrado que los espermatozoides a menudo se unen para navegar por el tracto reproductivo femenino en una amplia gama de especies de mamíferos. 

Investigaciones anteriores del equipo, dirigido por científicos de la Universidad Estatal A&T de Carolina del Norte y la Universidad de Cornell, descubrieron por primera vez que los espermatozoides se unen naturalmente sin unirse entre sí cuando nadan en un fluido viscoelástico. Este es el tipo de líquido que encuentran los espermatozoides que migran a través del cuello uterino y el útero hacia el oviducto donde se fertiliza el óvulo. El término viscoelasticidad se refiere tanto al grosor como a la elasticidad.

Por ejemplo, la cabeza del espermatozoide del ratón tiene un gancho que lo une físicamente a otros espermatozoides, uniendo cientos a miles en una especie de tren de espermatozoides que es más rápido que el esperma solitario.

Nadando contra la corriente

Los investigadores querían conocer los posibles beneficios biológicos de este comportamiento aparentemente extraño a una escala y en un entorno que no es fácil de estudiar, específicamente, corrientes de fluido viscoelástico que fluyen a través de canales estrechos en el tracto reproductivo femenino. 

En una serie de experimentos con esperma bovino (un buen modelo para la variedad humana) y un dispositivo de microfluidos para imitar los parámetros físicos del tracto femenino, observaron cómo los espermatozoides agrupados en fluido viscoelástico reaccionaban a diferentes escenarios de flujo.

Los autores observaron cómo los espermatozoides agrupados reaccionaban a diferentes escenarios de flujo.

Los investigadores encontraron tres beneficios biológicos potenciales para la agrupación de espermatozoides, basados en la fuerza de la corriente contra la que deben viajar los espermatozoides. Primero, en ausencia de flujo, los espermatozoides agrupados parecen cambiar de dirección con menos frecuencia y nadar en una línea más recta. 

Contra un flujo leve a intermedio, los espermatozoides agrupados están mejor alineados, como un banco de peces que se dirige río arriba. Finalmente, bajo altas tasas de flujo fisiológico, parece haber seguridad en los números contra ser arrastrados por el fuerte flujo.

“En general, diría que la identificación de ventajas de motilidad que no son mejoras en la velocidad no es habitual y, por lo tanto, significativa. De alguna manera, abrimos nuevas vías para el examen del rendimiento de los espermatozoides”, señala Chih-kuan Tung, coautor del trabajo.

El “pelotón” de espermatozoides 

Como físico capacitado, Tung está particularmente intrigado en la dinámica protectora en juego cuando el flujo es más pesado. “Esto puede parecerse a la formación de un pelotón en bicicleta, aunque la mecánica de fluidos para los espermatozoides es drásticamente diferente a la de los ciclistas. Sin duda nos gustaría saber más sobre esto”.

Comprender mejor la física de cómo los espermatozoides navegan a través del complicado tracto reproductivo femenino para fertilizar el óvulo puede tener implicaciones para los tratamientos de infertilidad y más allá. 

“Nuestra comprensión puede proporcionar una mejor selección de esperma utilizado para intervenciones como la fertilización in vitro”

“A más largo plazo, nuestra comprensión puede proporcionar una mejor selección de esperma utilizado para intervenciones como la fertilización in vitro u otras tecnologías de reproducción asistida”, dijo Tung. "Esto puede ser necesario ya que [estos métodos] generalmente omiten algunos o todos los mecanismos de selección presentes en el tracto femenino y producen resultados menos favorables".

Referencia: Biological benefits of collective swimming of sperm in a viscoelastic fluid” (Frontiers in Cell and Developmental Biology) DOI 10.3389/fcell.2022.961623