حرکت سریع‌تر و دقیق‌تر اسپرم‌ها با کمک «مارپیچ‌های سیال»

به گزارش مجله خبری نگار، در سال‌های اخیر، دانشمندان به دنبال یافتن پاسخ این پرسش بوده‌اند که چه عواملی می‌توانند حرکت اسپرم را مؤثرتر کنند و چه سازوکار‌هایی در محیط اطراف به آن کمک می‌کنند تا مسیر خود را مستقیم و سریع طی کند. موضوع حرکت اسپرم نه تنها در حوزه ناباروری اهمیت دارد، بلکه برای درک بهتر عملکرد موجودات میکروسکوپی در محیط‌های مایع هم کاربرد دارد.

این موضوع در حوزه‌هایی مانند پزشکی تولیدمثل، کنترل عفونت‌ها، و توسعه ابزار‌های میکروپزشکی کاربرد‌های گسترده‌ای دارد. یکی از نکات مهم این است که اسپرم‌ها معمولاً در محیط‌هایی با موانع مختلف حرکت می‌کنند و درک نحوه تعامل آنها با این محیط‌ها می‌تواند به بهبود روش‌های درمان ناباروری کمک کند.

از همین رو، در پژوهشی تازه، گروهی از پژوهشگران دانشگاه موناش استرالیا به سرپرستی پروفسور رضا نصرتی از دپارتمان مهندسی مکانیک و هوافضای این دانشگاه، به بررسی دقیق‌تر این مسئله پرداخته‌اند. آنها با استفاده از فناوری‌های تصویربرداری پیشرفته، برای نخستین بار توانستند همزمان حرکت دم اسپرم و جریان سه‌بعدی اطراف آن را ثبت و تحلیل کنند.

روش انجام تحقیق مورد اشاره به این صورت بود که پژوهشگران با بهره‌گیری از تکنیک‌های میکروسکوپی پیچیده و بازسازی سه‌بعدی، توانستند میدان جریان مایع اطراف اسپرم را به‌طور کامل بازسازی کنند.

آنها مشاهده کردند که حرکت دم اسپرم که شلاق‌مانند است، باعث ایجاد جریان‌های مارپیچی در اطراف آن می‌شود؛ این جریان‌ها نه‌تنها به شکل چرخشی حرکت می‌کنند بلکه به خود سلول اسپرم می‌چسبند و با آن همگام می‌شوند، درست مثل یک پیچ‌خورده دوتایی.

بر اساس نتایج این پژوهش، وجود این ساختار‌های مارپیچی در مایع اطراف اسپرم باعث افزایش چرخش و نیروی پیشران آن می‌شود. این پدیده نه‌تنها حرکت اسپرم را کارآمدتر می‌کند، بلکه کمک می‌کند تا مسیر حرکت آن مستقیم‌تر و دقیق‌تر باشد. در واقع این جریان‌های مارپیچ مثل یک موتور کمکی عمل می‌کنند که اسپرم را رو به جلو می‌برند.

همچنین محققان دریافتند که اندازه و قدرت این جریان‌ها می‌تواند بر نحوه تعامل اسپرم با سطح‌های اطراف، دیگر اسپرم‌ها یا حتی خود تخمک تأثیر بگذارد. این یافته‌ها به ما نشان می‌دهند که فقط ساختار فیزیکی خود اسپرم مهم نیست، بلکه تعامل پیچیده آن با محیط سیال اطرافش نیز عامل کلیدی در موفقیت آن است.

اهمیت این تحقیق در آن است که نه‌تنها درک ما از حرکت اسپرم‌ها را ارتقا می‌دهد، بلکه می‌تواند به توسعه فناوری‌هایی برای بهبود درمان ناباروری، یا طراحی ربات‌های میکروسکوپی برای کاربرد‌های پزشکی کمک کند. همچنین این یافته‌ها می‌توانند به ما در درک بهتر حرکت باکتری‌ها و چگونگی چسبیدن آنها به سطح‌ها – مانند هنگام تشکیل پلاک‌های باکتریایی یا بیوفیلم‌ها – یاری دهند.

مقاله برگرفته از این تحقیق جالب در نشریه Cell Reports Physical Science، وابسته به انتشارات Cell Press منتشر شده و دانشگاه موناش، یکی از مراکز تحقیقاتی پیشرو در استرالیا، نهاد میزبان این تحقیق بوده است.