Wetenschappers hebben de zwembewegingen van menselijke spermacellen in 3D vereeuwigd. Met een hoop kunst en vliegwerk slaagden ze erin om de bewegingen en snelheid van meer dan 24.000 spermacellen te volgen. En dat onderzoek levert opvallende resultaten op: zo blijken sommige spermacellen spiraalvormige bewegingen te maken en een voorkeur voor rechts te hebben.

Een spermacel volgen, is zo gemakkelijk nog niet. Ten eerste zijn de cellen piepklein: hun kopjes (het grootste onderdeel) zijn zo’n 3 tot 4 micrometer groot. Daarnaast hebben spermacellen enorme haast: ze bewegen zich met zo’n 20 tot 100 micrometers per seconde voort. Dus voordat onderzoekers hun microscopen goed en wel op de spermacellen gericht hebben, zijn deze er alweer vandoor.

Licht
Om de spermacellen te kunnen volgen, bedachten onderzoekers daarom iets anders. Ze zetten twee LEDs neer die elk op een eigen golflengte licht gaven. De LEDs richtten ze op een met spermacellen gevulde vloeistof. De twee lichtbronnen bevonden zich op zo’n 45 graden van elkaar en creëerden dus verschillende holografische schaduwen. Op basis van die schaduwen werden 3D-beelden gemaakt van de bewegingen van de spermacellen. Per experiment konden de onderzoekers in één keer 1500 spermacellen in een 17 vierkante millimeter grote ruimte, volgen.

De bewegingen van spermacellen. Afbeeldingen: UCLA.

Spiraal
Uit het onderzoek blijkt dat zo’n vier tot vijf procent van de spermacellen zich in een nauwe spiraal voortbeweegt. Die spiraal had een straal van ongeveer 0,5 tot 3 micrometer en per seconde maakten de spermacellen twintig rotaties. Het is voor het eerst dat onderzoekers zien dat menselijke spermacellen zich in zo’n spiraal voortbewegen. Een ander opvallend resultaat is de richting waarin spermacellen zich bewegen. Maar liefst negentig procent van de cellen had een voorkeur voor bewegingen naar rechts.

In de toekomst kan met de nieuwe techniek van de onderzoekers gemakkelijk achterhaald worden welke invloed bepaalde medicijnen of stoffen op de zwembewegingen van spermacellen hebben. Ook zouden andere micro-organismen met de nieuwe methode gemakkelijker gevolgd kunnen worden.