Подпишитесь на оповещения
от Газеты.Ru
Дополнительно подписаться
на сообщения раздела СПОРТ
Отклонить
Подписаться
Получать сообщения
раздела Спорт

Путь сперматозоида прошел через голограмму

Впервые удалось проследить за трехмерной траекторией движения человеческих сперматозоидов

Дмитрий Малянов 18.09.2012, 14:56
Впервые удалось рассмотреть в подробностях, как движутся отдельные сперматозоиды physorg.com
Впервые удалось рассмотреть в подробностях, как движутся отдельные сперматозоиды

Впервые удалось проследить за трехмерной траекторией движения человеческих сперматозоидов. Сделать это удалось благодаря новой технологии, открывшей новое «трехмерное» окно в мир бактерий и простейших.

Бесконтактная технология голографического (см. врез) микротрекинга, разработанная в лабораториях Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA), позволила впервые отследить с высокой точностью трехмерные траектории большого числа быстродвижущихся микроорганизмов без использования линзовых микроскопов и инвазивного (связанного с прямым контактом измерительных инструментов и различных маркеров с живыми клетками) мониторинга биообразцов.

С эпохой двумерной анимации, изображающей, как фагоцит (клетки иммунной системы, которые защищают организм путём поглощения вредных чужеродных частиц, бактерий, а также мёртвых или погибающих клеток. — примечание «Газеты.Ru») охотится за чужеродными частицами, а сперматозоид проникает в яйцеклетку, теперь покончено.

С помощью безлинзовой микроголографии на микроуровне теперь можно разглядеть такие биологические процессы, которые раньше можно было увидеть лишь в компьютерных реконструкциях и фантастическом кино.

Статья с описанием технологии опубликована в ночь на вторник в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Ее авторам — Лян Суэ из Нанкинского университета, Тин-Вэй Суа и руководителю группы Айдогану Оскану, работающим в UCLA, — удалось на протяжении двадцати секунд наблюдать за передвижениями полутора тысяч человеческих сперматозоидов в образце семенной жидкости, то есть естественной для мужских гамет среде.

«Новый метод, позволяющий следить за передвижением тысяч мельчайших объектов одновременно и с субмикронной точностью в беспрецедентно большом по объему образце, позволит лучше понять как групповое, так и одиночное поведение микрорганизмов», — заявляют авторы статьи.

Предыдущие попытки получить «живые» голограммы микромира наталкивались на технические ограничения, связанные с использованием мощных линзовых микроскопов, сильно сужающих поле наблюдения, а также источников сильного когерентного излучения — сканирующих лазеров, необходимых для построения трехмерных траекторий.

Чтобы уменьшить световое зашумление образца высококогерентными (напомним, что когерентностью называют согласованное протекание во времени и в пространстве нескольких колебательных или волновых процессов, проявляющееся при их сложении) «разноцветными» фотонами, вызывающими эффекты паразитной интерференции и дифракции, группа Оскана вместо лазеров использовала более мягкий, частично когерентный свет от двух полупроводниковых источников красного и голубого цвета, расположенных под углом 45 градусов друг к другу, а от линзовых микроскопов отказалась вовсе, разместив биообразец непосредственно над фоточипом (см. верхний рисунок). Это позволило увеличить сканируемую площадь до 17 кв. мм, объем исследуемого образца — до 17 куб. мм, а число одновременно детектируемых микрообъектов, в данном случае сперматозоидов, — до полутора тысяч.

Красный и голубой свет, отражаемый головками сперматозоидов под разными углами, улавливался фоточипом, данные с которого обрабатывались по специальному статистическому алгоритму, позволяющему отслеживать в 3D продвижение отдельных половых клеток.

Благодаря точнейшему 3D-сканированию траекторий беспрецедентно большого числа одновременно движущихся сперматозоидов удалось впервые наблюдать, что очень маленькая часть популяции мужских половых клеток (примерно 4—5%), оказавшись вне семенной жидкости, начинает двигаться не по прямой, а по необычной спиралевидной траектории довольно компактного радиуса — 0,5—3 микрометра, делая от 3 до 20 спиральных оборотов секунду и продвигаясь со скоростью примерно 20—100 микрометров в секунду. При этом большая часть таких редких «спиральных» сперматозоидов — 90% — предпочитают двигаться по правозакрученной спирали, и лишь 10% — по левозакрученной.

Оказавшись в семенной жидкости, число эксцентричных сперматозоидов резко падает, что связано, как предполагают авторы статьи, с ее высокой вязкостью и, возможно, биохимическим составом, так как уменьшение популяции «спиральных» гамет в сперме было не резким, а постепенным.

Авторы статьи пока никак не комментируют это открытие, хотя не исключают, что оно может сыграть важную роль в дальнейшем изучении поведения мужских половых клеток и разработке новых препаратов, влияющих на фертильность (например, контрацептивов, в том числе мужских): похоже, что разный тип подвижности сперматозоидов, наблюдаемый в разных средах, может быть как-то связан с различными сценариями движения мужских половых клеток в ампулярной части фаллопиевой трубы, где происходит оплодотворение.