sperma

Spermacellen bevatten naast DNA ook een hele verzameling RNA-moleculen waarvan de functie vooralsnog onbekend is. Vier uiteenlopende hypothesen proberen het geheim te ontrafelen. Wat is de geheime missie van de spermacel?

Meer dan honderd miljoen deelnemers staan aan de start. Na een zenuwslopende afvallingsrace zal er één triomferen en de eicel bevruchten. Deze spermacel heeft zijn missie volbracht, het genetische materiaal van de man is afgeleverd. Dit is het simplistische idee dat men heeft van spermacellen, een hyperactieve zwemmer met pakketje DNA die een eicel dient te bevruchten. Maar onderzoekers hebben ontdekt dat spermacellen naast het gebruikelijke DNA ook een heleboel verschillende soorten RNA bevatten, waarvan de functie vooralsnog onbekend is. David Hosken en David Hodgson van (University of Exeter) stellen vier hypothesen voor.

Verzameling RNA
RNA of ribonucleïnezuur lijkt qua chemische structuur op DNA (desoxyribonucleïnezuur) en is opgebouwd uit een lange keten van nucleotiden. Een spermacel voert een hele verzameling RNA-moleculen met zich mee. Deze kunnen in verschillende klassen worden onderverdeeld al naargelang hun functie in de cel. Het meestvoorkomende RNA-molecuul is messenger RNA (mRNA), een kopie van een stukje DNA met daarop de handleiding voor de productie van een proteïne. Een menselijke spermacel bevat gemiddeld zo’n 4000 verschillende mRNA-moleculen. Micro RNA (miRNA), Interference RNA (iRNA) en Antisense RNA zijn korte strengen die de translatie (i.e., vertaling van mRNA naar proteïne) beïnvloeden. Maar waarom draagt een spermacel dit allemaal met zich mee? Vroeger dacht men dat deze RNA-moleculen artefacten waren die ontstaan tijdens de vorming van de spermacel. Maar recent onderzoek toont aan dat die hele verzameling RNA-moleculen wel degelijk een functie vervullen.

Oeps?

Werken spermacellen samen?

Herkenning
Een veelvoorkomend fenomeen in het dierenrijk is polyandrie. Meerdere mannetjes proberen hetzelfde vrouwtje te bevruchten. Hierdoor ontstaat er competitie tussen spermacellen van verschillende individuen. Om deze competitie te winnen, zouden de spermacellen de krachten kunnen bundelen. Samenwerking tussen spermacellen komt vaak voor. Bijvoorbeeld: de spermacellen van bosmuizen vormen treintjes om sneller vooruit te komen. Vanuit evolutionair oogpunt is het echter cruciaal om enkel samen te werken met verwanten. Deze hebben namelijk gelijkaardige genen waardoor je indirect je eigen genen helpt. Maar hoe herken je verwante spermacellen in een zee van miljoenen? Mogelijk dienen de RNA-moleculen als herkenningspunten. Sommige van RNA-moleculen leiden namelijk tot de productie van signaalmoleculen op de oppervlakte van de cel. Op deze manier kunnen spermacellen hun verwante kameraden “ruiken” en een samenwerkingsverband sluiten.

Conflict
Voor het mannetje dat het sperma levert, maakt het niet uit welke van zijn spermacellen uiteindelijk de eicel zal bevruchten. Maar elke individuele spermacel is wel geïnteresseerd in zijn eigen succes. Hierdoor ontstaat er een conflict tussen de man en zijn spermacellen. Dit klinkt misschien gek, maar eigenlijk is het een logisch idee waarvoor er zelfs bewijs is. Bepaalde spermacellen van de fruitvlieg Drosophila melanogaster bevatten een SD (segragation distorter) gen. Dit gen zorgt ervoor dat tijdens de vorming van spermacellen de cel op zoek gaat naar cellen die dit gen niet dragen om ze vervolgens uit te beschadigen. Dit gedrag is natuurlijk niet gunstig voor het mannetje zelf, want hij verliest hierdoor heel wat spermacellen en ziet de kansen op bevruchting ook dalen. Mogelijk zijn er RNA-moleculen in de spermacel aanwezig die het SD-gen onder controle houden. Er is een klasse iRNA-moleculen (bekend onder naam Piwis) die zulke rebelse genen bestrijden. Dus misschien verklaart moleculaire oorlogsvoering de aanwezigheid van al die RNA-moleculen wel.

Sperma-nanobots

Wetenschappers van de universiteit Twente hebben nanorobotjes ontwikkeld die zich net zo voortbewegen als spermacellen. De robotjes kunnen gebruikt worden tijdens een IVF-behandeling of om medicijnen toe te dienen.

Cadeautje of misleiding
Verschillende mannelijke diersoorten brengen cadeautjes mee voor het vrouwtje in ruil voor een paring. De klauwier biedt zijn partner bijvoorbeeld prooien, zoals muizen of hagedissen, aan. Met zulke bruidsschatten geven mannetjes aan dat ze extra moeite doen voor de paring. Het vrouwtje kan dan kiezen voor het meest bedrijvige mannetje. Misschien gebeurt iets gelijkaardigs op moleculair niveau, waar de eicel “kiest” voor de spermacel met het beste cadeau, in de vorm van RNA-moleculen. Anderzijds kan het cadeau van het mannetje een misleiding zijn. De spermacel smokkelt dan bepaalde RNA-moleculen binnen die de eicel manipuleren. Een soort Trojaans paard. Het wordt zeer moeilijk om te bepalen welke van deze hypothesen de aanwezigheid van RNA-moleculen in de spermacel kan verklaren. Maar het levert zeker interessant onderzoek op.