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    Misterio de cómo nadan los espermatozoides revelado en una fórmula matemática

    La investigación demostró que los espermatozoides deben realizar múltiples movimientos contradictorios. Crédito:Universidad de York

    Los investigadores han desarrollado una fórmula matemática basada en el movimiento rítmico de la cabeza y la cola de un espermatozoide, lo que reduce significativamente la complejidad de comprender y predecir cómo los espermatozoides realizan el difícil viaje hacia la fertilización de un óvulo.

    Investigadores de las Universidades de York, Birmingham, Universidad de Oxford y Kioto, Japón, descubrió que la cola del esperma crea un ritmo característico que empuja al esperma hacia adelante, pero también tira de la cabeza hacia atrás y hacia los lados de forma coordinada.

    La fertilidad exitosa depende de cómo un espermatozoide se mueve a través del líquido, pero capturar detalles de este movimiento es un tema complicado.

    El equipo tiene como objetivo utilizar estos nuevos hallazgos para comprender cómo se comportan e interactúan grupos más grandes de espermatozoides. una tarea que sería imposible utilizando técnicas de observación modernas. El trabajo podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el tratamiento de la infertilidad masculina.

    Simplifica el problema

    Dr. Hermes Gadêlha, del Departamento de Matemáticas de la Universidad de York, dijo:"Para observar, a microescala, cómo un espermatozoide logra la propulsión hacia adelante a través del líquido, Actualmente se emplean sofisticadas técnicas microscópicas de alta precisión.

    "Las mediciones del latido de la cola de los espermatozoides se introducen en un modelo informático, que luego ayuda a comprender los patrones de flujo de fluidos que resultan de este movimiento.

    "Las simulaciones numéricas se utilizan para identificar el flujo alrededor de los espermatozoides, pero como las estructuras del fluido son tan complejas, los datos son particularmente difíciles de comprender y utilizar. Se encuentran alrededor de 55 millones de espermatozoides en una muestra determinada, por lo que es comprensible que sea muy difícil modelar cómo se mueven simultáneamente.

    "Queríamos crear una fórmula matemática que simplificara la forma en que abordamos este problema y que hiciera más fácil predecir cómo nadan grandes cantidades de espermatozoides. Esto nos ayudaría a comprender por qué algunos espermatozoides tienen éxito y otros fallan".

    Ritmo coordinado

    Al analizar los movimientos de la cabeza y la cola de los espermatozoides, Los investigadores ahora han demostrado que los espermatozoides mueven el líquido de una manera rítmica coordinada, que se puede capturar para formar una fórmula matemática relativamente simple. Esto significa que ya no se necesitan complejas y costosas simulaciones por computadora para comprender cómo se mueve el líquido cuando los espermatozoides nadan.

    La investigación demostró que los espermatozoides deben realizar múltiples movimientos contradictorios, como moverse hacia atrás, para impulsarlo hacia el huevo.

    La cola en forma de látigo de los espermatozoides tiene un ritmo particular que tira de la cabeza hacia atrás y hacia los lados para crear un flujo de líquido entrecortado. contrarrestando parte de la intensa fricción que se crea debido a sus diminutos tamaños.

    Milagroso

    El Dr. Gadêlha dijo:"Es cierto cuando los científicos dicen lo milagroso que es que un espermatozoide llegue a un óvulo, pero el cuerpo humano tiene un sistema muy sofisticado para asegurarse de que las células correctas se unan.

    "Se podría suponer que los movimientos espasmódicos de los espermatozoides tendrían un impacto muy aleatorio en el flujo de líquido a su alrededor, lo que hace que sea aún más difícil para los espermatozoides competidores navegar a través de él, pero, de hecho, se ven patrones bien definidos que se forman en el líquido alrededor de los espermatozoides.

    "Esto sugiere que los espermatozoides agitan el líquido de una manera muy coordinada para lograr la locomoción, no muy diferente a la forma en que se forman los campos magnéticos alrededor de los imanes. Entonces, aunque el arrastre del fluido dificulta que los espermatozoides hagan un movimiento hacia adelante, se coordina con sus movimientos rítmicos para asegurar que solo unos pocos seleccionados logren la propulsión hacia adelante ".

    Ahora que el equipo tiene una fórmula matemática que puede predecir el movimiento fluido de un espermatozoide, el siguiente paso es utilizar el modelo para realizar predicciones en un mayor número de celdas. También creen que tendrá implicaciones para las nuevas innovaciones en el tratamiento de la infertilidad.

    La investigación se publica en la revista Cartas de revisión física .

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