Spermacellen bewegen zich heel anders voort dan gedacht; ze zwemmen niet, maar draaien.

Meer dan driehonderd jaar geleden beschreef de Nederlandse bioloog Antonie van Leeuwenhoek met één van de eerste microscopen hoe sperma beweegt. Zaadcellen zouden zich in een symmetrisch patroon voortbewegen, waarbij de staart heen en weer zwiept. Wetenschappers hebben nu echter ontdekt dat dit een heuse optische illusie is. Zaadcellen blijken namelijk helemaal niet te ‘zwemmen’, maar te draaien.

3D
Met behulp van de modernste 3D-microscopie namen de onderzoekers de beweging van het staartje van spermacellen onder de loep. Het team gebruikte een enorm snelle camera die in één seconde meer dan 55.000 foto’s nam van voortbewegende zaadcellen. En dit bracht de echte beweging van sperma aan het licht.


Beweging
De baanbrekende studie onthult dat de spermastaart niet zoals gedacht heen en weer zwiept, maar in feite slechts één kant op wiebelt. Je zou denken dat een spermacel in dit geval op dezelfde plek rondjes blijft draaien. Maar dat is niet het geval. Sperma heeft namelijk een hele slimme manier gevonden om toch vooruit te komen: rollend. “Spermacellen bewegen zich rollend voort, vergelijkbaar met speelse otters die als een kurkentrekker door het water bewegen,” legt onderzoeker Hermes Gadelha uit. “Op die manier komen ze toch vooruit.”


Bekijk in deze video de échte beweging van zaadcellen.

Illusie
Dat we zolang hebben gedacht dat spermacellen zich in een symmetrisch patroon met een zwiepende staart voortbewegen, is op zich niet heel verwonderlijk. “Als je met 2D-microscopen zaadcellen van bovenaf bestudeert, geeft dit een vertekend beeld,” legt Gadhela uit. “De snelle draai van sperma vormt namelijk de illusie van een naar links en rechts bewegende staart, zoals Leeuwenhoek in de 17e eeuw beschreef.” Maar de nieuw vervaardigde 3D-beelden tonen de echte manier waarop sperma vooruitkomt. “Onze ontdekking toont aan dat sperma een zwemtechniek heeft ontwikkeld om hun scheve kant te compenseren,” zegt Gadhela. “Hiermee hebben ze op ingenieuze wijze een wiskundige puzzel op microscopische schaal opgelost. Ze creëren symmetrie uit asymmetrie.”


Complex
Deze bijzondere manier van voortbewegen is heel complex. “De spermakop draait tegelijkertijd met de spermastaart rond de zwemrichting,” legt Gadhela uit. “Dit staat in de natuurkunde bekend als precessie en is vergelijkbaar met de banen van de aarde en Mars rond de zon.”

Spermakwaliteit
De resultaten uit de studie zijn veelbelovend, met name voor het bestuderen van de spermakwaliteit. Op dit moment maken artsen voor het analyseren van sperma namelijk nog steeds gebruikt van 2D-beelden. Op deze manier brengen ze de beweging van zaadcellen in kaart. Maar de bevindingen uit de nieuwe studie suggereren dat artsen op deze manier dus een verkeerd beeld krijgen. De nieuwe ontdekking over de manier waarop zaadcellen bewegen biedt mogelijk hoop voor het ontrafelen van geheimen over de menselijke reproductie. “Aangezien meer dan de helft van de onvruchtbaarheid wordt veroorzaakt door mannelijke factoren, is het begrijpen van de spermastaart van fundamenteel belang voor het ontwikkelen van toekomstige hulpmiddelen om gezond sperma te herkennen,” concludeert Gadhela.

Wist je dat…
…de kwaliteit van sperma tot de 34ste verjaardag vrij stabiel is? Daarna neemt het totaal aantal spermacellen af. De spermaconcentratie en het percentage spermacellen met een normale vorm daalt na de 40ste verjaardag. Na de 45ste verjaardag neemt het volume van een zaadlozing af. De kans op nageslacht voor mannen ouder dan 34 wordt dus ieder jaar kleiner.

De onderzoekers spreken over een belangrijke doorbraak, die de algemeen aanvaarde theorie over de manier waarop sperma beweegt, rigoureus van tafel veegt. “Deze ontdekking zal een revolutie teweegbrengen in ons begrip over de beweeglijkheid van sperma en de impact ervan op onze reproductie,” zegt onderzoeker Alberto Darszon. En daar sluit onderzoeker Gabriel Corkidi zich bij aan. “Dit was een grote verrassing,” zegt hij. “We denken dat onze ultramoderne 3D-microscoop nog veel meer verborgen geheimen van de natuur zal onthullen. Op een dag zal deze technologie hopelijk ook beschikbaar komen voor klinische centra.”