Το τατουάζ του Scott Pitnick δεν είναι εξίσου λεπτό. Το τεράστιο ασπρόμαυρο σπερματοζωάρια αναποδογυρίζει και σπρώχνει το δεξιό του αντιβράχιο, εμφανιζόμενο στο να εισβάλλει και να βγαίνει από το δέρμα του, πριν εμφανιστεί σε ένα κεφάλι μεγέθους πυγμή στο bicep του. Ούτε ο βιολόγος του Πανεπιστημίου των Συρακουσών επιφυλάσσεται για την ασυνήθιστη τέχνη του σώματος του, η οποία κάποτε εμφανίστηκε σε ένα μοντάζ αξιοσημείωτων τατουάζ επιστημόνων που δημοσιεύθηκε στο The Guardian .
Για τον Πίτνικ, το περίπλοκο μελάνι του αντικατοπτρίζει τη βαθιά του γοητεία στη «απίστευτα μοναδική βιολογία» του σπέρματος. Σκεφτείτε, λέει, ότι τα σπερματοζωάρια είναι τα μόνα κύτταρα στο σώμα που προορίζονται να εκτοξευθούν σε ένα ξένο περιβάλλον - ένα κατόρθωμα που απαιτεί δραματικές φυσικές αλλαγές ταξιδεύουν από τους όρχεις σε αναπαραγωγική οδό της γυναίκας.
σχετικό περιεχόμενο
- Τα πρώτα θηλαστικά διατήρησαν την ψυχραιμία τους με τους πεσόντες
- Γιατί οι επιστήμονες έστειλαν σπέρμα ποντικιού στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό
- Τώρα μπορείτε να μετρήσετε την αρσενική γονιμότητα με μια εφαρμογή Smartphone
- Αντισυλληπτικό πηκτή που ονομάζεται "IUD For Men" το κάνει μέσω δοκιμών πιθήκων
"Κανένα άλλο κύτταρο δεν το κάνει αυτό", λέει ο Pitnick, ο οποίος έχει σπουδάσει σπέρμα για περισσότερα από 20 χρόνια. "Έχουν αυτή την αυτονομία."
Στο εργαστήριό του ο Pitnick κατασκευάζει τα σπερματοζωάρια που φέρουν τα φτερά των φρούτων για να λάμψουν ένα φαινομενικά κόκκινο και πράσινο, ώστε να μπορεί να τα παρατηρήσει περνώντας μέσα από ανατοποθετημένα αναπαραγωγικά τμήματα θηλυκών μύλων. Ελπίζει ότι το έργο του θα βοηθήσει να αποκαλύψει πώς συμπεριφέρεται το σπέρμα μέσα στα θηλυκά σώματα, έναν τομέα έρευνας που βρίσκεται ακόμη σε σχετική βρεφική ηλικία. Αυτά τα είδη καινοτομιών θα μπορούσαν μία μέρα να εξηγήσουν τη μεγάλη ποικιλία σχήματος και μεγέθους σπερματοζωαρίων στο ζωικό βασίλειο. Επιπλέον, θα μπορούσαν τελικά να βοηθήσουν τους ερευνητές να αναπτύξουν ανθρώπινες θεραπείες υπογονιμότητας, καθώς και αποτελεσματικότερα ανδρικά αντισυλληπτικά.
«Δεν καταλαβαίνουμε σχεδόν τίποτα για τη λειτουργία του σπέρματος, τι κάνει το σπέρμα», λέει ο Pitnick. Πολλές από τις απαντήσεις σε αυτά τα άγνωστα πιθανότατα κρύβονται στο άλλο μισό του παζλ του σπερματοζωαρίου: θηλυκά σώματα.
Αυτό μπορεί να έρθει ως απογοήτευση για τους θαρραλέους βιολόγους που πρώτα εξέτασαν τα σπερματοζωάρια με την πλήρη δόξα τους τον 17ο και 18ο αιώνα, χρησιμοποιώντας το τότε επαναστατικό μικροσκόπιο. Αυτοί οι πρώτοι επιστήμονες σπερματοζωαρίων βρέθηκαν επιφορτισμένοι με την απάντηση στις πιο βασικές ερωτήσεις, για παράδειγμα: Είναι ζώα σπέρματος που ζουν; Είναι παράσιτα; Και, Κάθε σπέρμα περιέχει ένα μικροσκοπικό προ-σχηματισμένο ενήλικα άνθρωπο που κρέμεται μέσα; (Θα φτάσουμε σε αυτό αργότερα.)
Οι αρχικές μικροσκοπικές παρατηρήσεις του Leeuwenhoek για το σπέρμα κουνελιού (εικ. 1-4) και το σπέρμα σκύλου (εικ. 5-8). (Wikimedia Commons) Το άτομο με την αμφίβολη τιμή να είναι το πρώτο που μελετάει λεπτομερώς το σπέρμα ήταν ο Anton van Leeuwenhoek, ένας Ολλανδός που ανέπτυξε το πρόωρο σύνθετο μικροσκόπιο. Ο Van Leeuwenhoek χρησιμοποίησε για πρώτη φορά το νέο του εργαλείο για να εξετάσει πιο μελαγχολικά θέματα όπως τα δάχτυλα των μελισσών, τις ανθρώπινες ψείρες και τα νερά των λιμνών στα μέσα της δεκαετίας του 1670.
Οι συνάδελφοι τον προέτρεψαν να γυρίσει το φακό του στο σπέρμα. Αλλά ανησυχούσε ότι θα ήταν άσεμνο να γράψω για το σπέρμα και τη συνουσία, και έτσι σταμάτησε. Τελικά, το 1677, έδωσε. Εξετάζοντας τη δική του εκσπερμάτιση, αμέσως χτυπήθηκε από τα μικροσκοπικά "animalcules" που βρήκε να τρέχει μέσα.
Απαράδεκτο να μοιραστεί ακόμη και τα ευρήματά του με τους συναδέλφους του - πόσο μάλλον να πάρει ένα tattooed tattooed στο χέρι του van Leeuwenhoek έγραψε διστακτικά στη Royal Society του Λονδίνου για την ανακάλυψή του το 1677. « Αν η κυρία σας πρέπει να θεωρήσει ότι αυτές οι παρατηρήσεις μπορεί να αποθαρρύνουν ή να σκανδαλίσουν, Ειλικρινά ικετεύω την κυριαρχία σου να τις θεωρείς ιδιωτικές και να τις δημοσιεύσεις ή να τις καταστρέψεις όπως η δική σου Λόρδος θεωρεί κατάλληλη ».
Η Κυριαρχία του (γνωστός και ως πρόεδρος της Βασιλικής Εταιρείας) επέλεξε να δημοσιεύσει τα ευρήματα του van Leeuwenhoek στο περιοδικό Philosophical Transactions το 1678 - δημιουργώντας έτσι το ολοκαίνουργιο πεδίο της βιολογίας σπερματοζωαρίων.
Είναι δύσκολο να υπερκεραστεί κανείς πόσο μυστηριώδη αυτά τα μικροσκοπικά κόμματα θα εμφανίζονταν τότε στους επιστήμονες. Πριν από την ανακάλυψη αυτών των «animalcules», οι θεωρίες για το πώς οι άνθρωποι έκαναν περισσότερους ανθρώπους κυμάνθηκαν ευρέως, λέει ο Bob Montgomerie, βιολόγος που μελετά την αναπαραγωγή των ζώων στο Queen's University του Καναδά. Για παράδειγμα, ορισμένοι πίστευαν ότι οι ατμοί που εκπέμπονται από την αρσενική εκσπερμάτωση με κάποιο τρόπο διεγείρουν τα θηλυκά για να κάνουν μωρά, ενώ άλλοι πίστευαν ότι οι άνδρες όντως έκαναν μωρά και τα μετέφεραν στα θηλυκά για επώαση.
"Μπορείτε να φανταστείτε πόσο δύσκολο είναι όταν δεν έχετε ιδέα τι συμβαίνει", λέει ο Montgomerie. Αυτό είναι: χωρίς να είναι σε θέση να δει σπέρμα και αυγά, αυτοί οι επιστήμονες ήταν πραγματικά μόνο τραβώντας τις θεωρίες από το λεπτό αέρα.
Τον 17ο αιώνα, πολλοί ερευνητές πίστευαν ότι κάθε σπερματοζωάριο περιείχε ένα μικροσκοπικό, εντελώς προ-σχηματισμένο άνθρωπο μέσα σε αυτό, όπως απεικονίζεται σε αυτό το σκίτσο του 1695 από τον Nicolaas Hartsoeker. (Wikimedia Commons) Ακόμη και μετά το βαν Λεύγουενχοκ ανακάλυψε το σπέρμα το 1677, πέρασαν περίπου 200 χρόνια πριν οι επιστήμονες συμφώνησαν για τον τρόπο με τον οποίο διαμορφώθηκαν οι άνθρωποι. Δύο κύριοι τομείς σκέψης προέκυψαν κατά μήκος του τρόπου: Από τη μία πλευρά, οι «προφορματιστές» πίστευαν ότι κάθε σπερματοζωάριο ή κάθε αυγό, ανάλογα με το ποιος ρωτήσατε, περιείχε ένα μικροσκοπικό, εντελώς προ-σχηματισμένο άνθρωπο. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το ωάριο ή το σπέρμα απλά παρείχε ένα χώρο ανάπτυξης.
Από την άλλη πλευρά, οι "επιγενετικοί" ισχυρίστηκαν ότι τόσο τα αρσενικά όσο και τα θηλυκά συνέβαλαν στο υλικό για να σχηματίσουν έναν νέο οργανισμό, αν και δεν ήταν σίγουροι ποιος συνέβαλε ακριβώς αυτό. Ανακαλύψεις σε όλη τη δεκαετία του 1700 έδωσαν περισσότερες ενδείξεις για αυτό το επιχείρημα, συμπεριλαμβανομένης της ανακάλυψης του 1759 ότι οι νεοσσοί αναπτύσσουν σταδιακά όργανα. (Ο Montgomerie σημειώνει αυτό στο βιβλίο Βιολογία σπερματοζωαρίων: μια εξελικτική προοπτική, η οποία εκδόθηκε από συναδέλφους συμπεριλαμβανομένου του Pitnick.)
Με βελτιώσεις στο μικροσκόπιο, οι ερευνητές στα μέσα του 19ου αιώνα παρατηρούσαν εμβρυϊκή ανάπτυξη μέσα σε ωάρια αχινούς, τα οποία είναι καταλλήλως διαφανή. Αυτές οι παρατηρήσεις συνέχιζαν να διαψεύουν την έννοια της προσχηματισμού και επέτρεψαν στους ερευνητές να αρχίσουν να διερωτώνται πώς το σπέρμα και το ωάριο συνεργάζονται για να δημιουργήσουν νέους οργανισμούς.
Η έρευνα για τα σπέρματα ρίχνει επίσης φως στα άλλα συστήματα του σώματος. Στη δεκαετία του 1960, οι ερευνητές ταυτοποίησαν την πρωτεΐνη dynein, η οποία είναι υπεύθυνη για την κίνηση του σπέρματος. "Αποδεικνύεται ότι η ίδια πρωτεΐνη μοσχεύματος είναι υπεύθυνη για όλα τα είδη των διαδικασιών που συνεχίζονται στα κύτταρα", λέει ο Charles Lindemann, επίμονος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Όκλαντ στο Μίσιγκαν, ο οποίος μελέτησε την κινητικότητα του σπέρματος. Σήμερα γνωρίζουμε ότι η dynein εμπλέκεται στην κίνηση των μικροσκοπικών κυτταρικών δομών, όπως τα cilia και flagella, τα οποία είναι βασικά για πολλές σωματικές λειτουργίες.
Ωστόσο, η πρόωρη πρόοδος στην έρευνα γονιμότητας ήταν αργή για να απογειωθεί. Απλώς δεν υπήρχαν πολλοί επιστήμονες που εργάζονταν εκείνη την εποχή, πόσο μάλλον οι επιστήμονες σπέρματος, λέει ο Montgomerie. Εκτιμά ότι υπήρχαν μόνο αρκετές δωδεκάδες άνθρωποι που ερευνούσαν σπέρμα εκείνη τη στιγμή. σε σύγκριση, περίπου 400.000 επιστήμονες μελετούν τον καρκίνο σήμερα. "Υπήρχαν μερικοί άνθρωποι το κάνουν, αλλά ίσως όχι αρκετό, " λέει ο Montgomerie.
Ο Pitnick προσθέτει ότι οι λίγοι πρώτοι ερευνητές που μελέτησαν το σπέρμα μπορεί να μην έχουν εκτιμήσει πλήρως το ρόλο του γυναικείου αναπαραγωγικού συστήματος στην εξίσωση γονιμότητας-μια επίβλεψη που θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί αυτή η περιοχή εξακολουθεί να είναι ένα τέτοιο μυστήριο σήμερα. "Μέρος αυτού είναι μια αρσενική προκατάληψη στη βιολογία για να σκεφτεί κανείς ότι το θηλυκό δεν είναι ένα σημαντικό κομμάτι της ιστορίας και αυτό πηγαίνει πίσω στη βιολογία του σπέρματος σε όλη αυτήν την ιδέα της προσχηματισμού", λέει ο Pitnick.
Από την πιο τεχνική πλευρά, η παρατήρηση σπερματοζωαρίων μέσα στο θηλυκό είναι πολύπλοκη από την υλική άποψη. Όπως επισημαίνει ο Pitnick, είναι πολύ δύσκολο να αποκτήσετε μια φωτογραφική μηχανή μέσα σε μια γυναικεία αναπαραγωγική οδό.
Αυτή είναι η μεγαλοφυία πίσω από το λαμπερό σπέρμα που φέρει φρούτα και την ικανότητα να τα παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο. Το παραπάνω βίντεο δείχνει την απομακρυσμένη αναπαραγωγική οδό μιας θηλυκής μύγας φρούτων, την οποία ο Pitnick διατηρεί ανέπαφη σε αλατούχο διάλυμα. Όταν ζούσε, αυτό το θηλυκό ζευγαρώθηκε σε ένα αρσενικό πράσινο σπέρμα και στη συνέχεια ξαναζωντανεύτηκε λίγες μέρες αργότερα με ένα αρσενικό κόκκινο σπέρμα. Μόνο οι κεφαλές του σπέρματος επισημαίνονται με την φθορίζουσα πρωτεΐνη, έτσι δεν μπορούν να παρατηρηθούν οι ουρές του σπέρματος.
Με αυτό το είδος της τεχνολογίας, Pitnick μπορεί να αποκτήσει μια εικόνα για το γιατί τόσο μεγάλη ποικιλία υπάρχει στο σχήμα και το μέγεθος του σπέρματος. Για παράδειγμα, το λαμπερό σπέρμα που μελετά έχει μεγάλες ουρές που φτάνουν μέχρι και 6 εκατοστά σε μήκος όταν ξετυλίγονται - κατά προσέγγιση το μήκος του μικρού δακτύλου σας και το μακρύτερο γνωστό στο ζωικό βασίλειο. Έχει περάσει δεκαετίες προσπαθώντας να καταλάβει γιατί μια μύγα θα εξελίχθηκε με αυτόν τον τρόπο, και τελικά τελειοποίησε το γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα ως πηγή για την απάντησή του.
Ενώ Pitnick επικεντρώνεται σε μύγες, το σπέρμα έχει επίσης συλλάβει την προσοχή των σύγχρονων επιστημόνων που προσπαθούν να βοηθήσουν τα ανθρώπινα ζευγάρια που προσπαθούν να συλλάβουν. Τα ευρήματα του Pitnick θα μπορούσαν να βοηθήσουν ακούσια με αυτό το έργο. "Σε πολλές περιπτώσεις, είναι μια διαφορά συμβατότητας μεταξύ ενός συγκεκριμένου ανδρικού και θηλυκού και δεν γνωρίζουν το βασικό μηχανισμό", λέει. «Η κατανόηση των αλληλεπιδράσεων σπερματοζωαρίων-θηλυκών μπορεί ασφαλώς να ρίξει φως στην κατανόηση νέων εξηγήσεων για τη στειρότητα και πιθανώς και για νέες λύσεις για αυτό».
Η βασική έρευνα για το σπέρμα θα βοηθήσει επίσης να επιταχύνει την πρόοδο στην ανάπτυξη ανδρικών αντισυλληπτικών, λέει ο Ντάνιελ Τζόνστον, επικεφαλής του τμήματος έρευνας αντισύλληψης στα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας. Μέχρι στιγμής, οι ερευνητές έχουν δοκιμάσει τα πάντα από τα πηκτώματα σε χάπια, αλλά ένας αποτελεσματικός, αξιόπιστος έλεγχος των αρσενικών γεννήσεων παραμένει ασαφής. Ο Johnston λέει ότι οι επιστήμονες εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν τις πιο βασικές ερωτήσεις: τι είναι σπέρμα, ούτως ή άλλως;
Τα κύτταρα του σπέρματος ποικίλλουν απίστευτα σε ολόκληρο το ζωικό βασίλειο. Αυτό το κύτταρο σπερματοζωαρίων μπορεί να φτάσει αρκετά εκατοστά όταν ξετυλίγεται. (Romano Dalla) «Πρέπει να κατανοήσουμε πραγματικά τι αποτελεί ένα σπέρμα», λέει ο Johnston, ο οποίος έχει εργαστεί για να περιγράψει τα πλήρη πρωτεϊνικά περιεχόμενα του σπέρματος-ένα σημαντικό πρώτο βήμα στην κατανόηση του τρόπου σχεδιασμού αποτελεσματικών αντισυλληπτικών. "Όταν καταλαβαίνετε αυτό, μπορείτε να αρχίσετε να καταλαβαίνετε τι πρέπει να εμποδίσουμε".
Πρόσφατα, μια ιδιωτική ομάδα που ονομάζεται Αρσενική Αντισυλληπτική Πρωτοβουλία εγκαινίασε έναν διαγωνισμό που θα χρηματοδοτήσει ένα καινοτόμο πρόγραμμα αντισυλληπτικής έρευνας. * Η Gunda Georg, φαρμακοποιός στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα, πραγματοποίησε το πρώτο γύρο του διαγωνισμού για την έρευνά της για τη στειρότητα - συσχετισμένα γονίδια σε ποντίκια που θα μπορούσαν τελικά να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ενός αρσενικού χαπιού ελέγχου των γεννήσεων.
Η τρέχουσα έρευνα της βοηθάει να προσδιοριστούν τα κατάλληλα επίπεδα δοσολογίας για τέτοια φαρμακευτικά προϊόντα και να εκτιμηθούν οι πιθανές παρενέργειες. Σε τελική ανάλυση, «αν κάποιος σταματήσει να παίρνει το χάπι, πρέπει να επανέλθει στο φυσιολογικό», λέει ο Georg.
Ο Johnston έχει την ευχαρίστηση να έχει την ευκαιρία να υποστηρίξει αυτό το είδος έρευνας στο NIH, τόσο από το ενδιαφέρον για την μετακίνηση ανδρών αντισυλληπτικών προς τα εμπρός, αλλά και από μια θεμελιώδη ίντριγκα στο σπέρμα που δεν έχει αφήσει πάνω από την 25ετή καριέρα του. «Η σπέρμα είναι συναρπαστική», λέει ο Johnston. «Δεν υπάρχει τίποτα παρόμοιο με αυτά».
Ο Pitnick, φυσικά, συμφωνεί. Η καχυποψία που οι επιστήμονες όπως ο van Leeuwenhoek απέδειξε στις πρώτες μέρες, λέει, έχει υποχωρήσει στο πεδίο. "Δεν πιστεύω ότι υπάρχουν πάρα πολλοί βιολόγοι σήμερα που έχουν οποιοδήποτε επίπεδο δυσφορίας να μιλούν για αυτά τα πράγματα", λέει ο Pitnick. Και γι 'αυτόν, προσωπικά; «Αγαπώ αυτή τη βιολογία», λέει. "Θα μιλήσω σε κανέναν για αυτό που είναι πρόθυμος να ακούσει".
Σημείωμα του συντάκτη, 7 Ιουνίου 2017: Αυτό το κομμάτι ανέφερε αρχικά ότι η Αρσενική Αντισυλληπτική Πρωτοβουλία στεγαζόταν κάτω από το NIH. είναι μια ιδιωτική προσπάθεια.
