Tetovaža Scotta Pitnicka nije baš suptilna. Ogromne crno-bijele sperme vrte se i vijugaju uz njegovu desnu podlakticu, čini se da se uvukao u i van njegove kože prije nego što je upao u glavu veličine šake na njegovom bicepu. Niti biolog Sveučilišta Syracuse nije rezerviran za svoju neobičnu umjetnost tijela koja se jednom pojavila u montaži uglednih tetovaža znanstvenika objavljenoj u časopisu The Guardian .
Za Pitnicka njegova zamršena tinta odražava njegovu duboku fascinaciju sperme "nevjerojatno jedinstvenom biologijom". Razmislite, kaže, da su sperme jedine stanice u tijelu koje su namijenjene bacanju u strano okruženje - podvig koji zahtijeva dramatične fizičke promjene poput putuju iz testisa u ženski reproduktivni trakt.
Povezani sadržaj
- Najraniji sisavci su se ohladili spuštenim testisima
- Zašto su znanstvenici poslali mišje sperme međunarodnoj svemirskoj stanici
- Sada možete izmjeriti mušku plodnost pomoću aplikacije Smartphone
- Kontracepcijski gel nazvan "IUD za muškarce" postiže ga kroz suđenja majmunima
"Nijedna druga stanica to ne radi", kaže Pitnick koji proučava spermu više od 20 godina. "Oni imaju tu autonomiju."
U svom laboratoriju Pitnick inženjeri voćkama sperme voća leti sjajno crveno i zeleno kako bi ih mogao promatrati kako se kreću razrezanim reproduktivnim traktima ženskih muha. Nada se da će mu rad pomoći otkriti kako se sperma ponaša u ženskim tijelima, što je područje istraživanja koje je još u poodmakloj dobi. Ovakve inovacije jednog dana mogu objasniti veliku raznolikost oblika i veličine sperme u životinjskom carstvu. Štoviše, oni bi u konačnici mogli pomoći istraživačima u razvoju tretmana ljudske neplodnosti, kao i učinkovitijih muških kontraceptiva.
"Mi gotovo ništa ne razumijemo u funkciji sperme, što radi sperma", kaže Pitnick. Mnogi se odgovori na ove nepoznanice vjerojatno kriju u onoj drugoj polovici sperme: ženskim tijelima.
To bi moglo biti razočaranje hrabrim biolozima koji su prvi put gledali spermatozoide u svom punom sjaju u 17. i 18. stoljeću koristeći tada revolucionarni mikroskop. Ovi rani znanstvenici pronašli su zadatak da odgovore na najosnovnija pitanja, na primjer: Postoje li životinje u spermi? Jesu li paraziti? I, sadrži li svaka sperma maleni unaprijed formirani odrasli čovjek savijen unutra? (Na to ćemo doći kasnije.)
Leeuwenhoekova rana mikroskopska opažanja kunićeve sperme (slike 1-4) i sperme pasa (slike 5-8). (Wikimedia Commons) Osoba s sumnjivom časti da je prva detaljno proučila spermu bio je Anton van Leeuwenhoek, Nizozemac koji je razvio rani složeni mikroskop. Van Leeuwenhoek prvi je upotrijebio svoj novi alat kako bi ispitao još čedne predmete kao što su ubodi pčela, ljudske uši i jezerska voda sredinom 1670-ih.
Kolege su ga molile da okrene leće prema spermi. Ali brinuo je kako bi bilo nepristojno pisati o sjemenu i seksu, pa je zastao. Konačno, 1677. godine, odustao je. Ispitajući vlastiti ejakulat, odmah su ga pogodile sitne „životinjske kukuljice“ koje je pronašao kako se probijaju unutra.
Smireći se, čak, podijeliti svoja otkrića s kolegama - a kamoli da im se tetovira vrigač na ruku - van Leeuwenhoek je neodlučno napisao Kraljevskom društvu Londona o svom otkriću 1677. " Ako vaše gospodstvo treba uzeti u obzir da bi ta opažanja mogla odvratiti ili skandirati naučenima, Iskreno molim vaše gospodstvo da ih smatrate privatnim i objavite ili uništite onako kako vaše gospodstvo smatra prikladnim . "
Njegovo lordstvo (aka predsjednik Kraljevskog društva) odlučilo je objaviti otkrića van Leeuwenhoeka u časopisu Philosophical Transclationa 1678. - čime je započeo potpuno novo polje biologije sperme.
Teško je pretjerivati u koliko bi se tajanstvena mikroskopska zavjesa tada pojavila znanstvenicima. Prije otkrića tih "životinjskih životinja", teorije o tome kako su ljudi napravili više ljudi široko su se širile, kaže Bob Montgomerie, biolog koji proučava reprodukciju životinja na sveučilištu Queen u Kanadi. Na primjer, neki su vjerovali da para koju ispušta muški ejakulat nekako potiče žene na stvaranje beba, dok su drugi vjerovali da muškarci zapravo stvaraju bebe i prenose ih ženkama na inkubaciju.
"Možete zamisliti koliko je teško kad nemate pojma o čemu se radi", kaže Montgomerie. To jest: ne mogavši vidjeti spermu i jajašce, ti su znanstvenici doista samo izvlačili teorije iz zraka.
U 17. stoljeću, mnogi su istraživači vjerovali da svaka spermatozoid sadrži sićušnu, potpuno formiranu čovjeka, kako je to ilustrirao u ovoj skici Nicolaas Hartsoeker iz 1695. godine. (Wikimedia Commons) Čak i nakon što je Van Leeuwenhoek 1677. otkrio spermu, prošlo je otprilike 200 godina prije nego što su se znanstvenici složili kako se ljudi formiraju. Dva glavna razmišljanja nastala su usput: S jedne strane, "preformacionisti" su vjerovali da svaki spermatozoid - ili svako jaje, ovisno o tome koga ste pitali - sadrži maleni, potpuno formirani čovjek. U skladu s ovom teorijom, jaje ili sperma jednostavno su osigurali mjesto za razvoj.
S druge strane, "epigenezi" su tvrdili da su i mužjaci i žene pridonijeli materijalu za stvaranje novog organizma, iako nisu bili sigurni tko je upravo doprinio tome. Otkrića tijekom 1700-ih pružila su više dokaza za ovu tvrdnju, uključujući otkriće iz 1759. godine da pilići postepeno razvijaju organe. (Montgomerie to primjećuje u knjizi Biologija sperme: Evolucijska perspektiva, koju su uredili kolege, uključujući Pitnick.)
Sa poboljšanjima na mikroskopu, istraživači sredinom 19. stoljeća uočili su embrionalni razvoj unutar jajašca morskog ježka, koja su povoljno prozirna. Ta su zapažanja nastavila osporavati koncept predformacije i omogućila istraživačima da se počnu pitati kako sperma i jaje zajedno djeluju na stvaranju novih organizama.
Istraživanje sperme također baca svjetlost na ostale tjelesne sustave. Šezdesetih godina prošlog vijeka istraživači su identificirali protein dynein koji je odgovoran za kretanje sperme. "Ispada da je isti motorni protein odgovoran za sve vrste procesa koji se odvijaju u stanicama", kaže Charles Lindemann, profesor emeritus sa Sveučilišta Oakland u Michiganu koji je proučavao pokretljivost sperme. Danas znamo da je dinin uključen u kretanje mikroskopskih staničnih struktura poput cilija i flagela, koje su ključne za mnoge tjelesne funkcije.
Ipak, rani napredak u istraživanju plodnosti polako se bilježi. Montgomerie, jednostavno, tada nije bilo jako puno znanstvenika koji rade, a kamoli znanstvenici za spermu. Procjenjuje da je u to vrijeme bilo samo nekoliko desetaka ljudi koji su istraživali spermu; za usporedbu, danas otprilike 400 000 znanstvenika proučava rak. "Neki ljudi su to radili, ali možda nije dovoljno", kaže Montgomerie.
Pitnick dodaje da rijetki rani istraživači koji su proučavali spermu možda nisu u potpunosti shvatili ulogu ženskog reproduktivnog sustava u jednadžbi plodnosti - nadzor koji bi mogao objasniti zašto je to područje i danas takva misterija. "Dio toga je muška predrasuda u biologiji da misli da ženka nije važan dio priče, a to se vraća u biologiji sperme do ove cijele ideje o preformaciji", kaže Pitnick.
S tehničke strane, promatranje pomicanja sperme unutar ženke logistički je vrlo izazovno. Kao što Pitnick ističe, prilično je teško dobiti kameru unutar ženskog reproduktivnog trakta.
To je genij koji stoji iza njegovih užarene sperme voćnih muha i mogućnosti njihovog praćenja u stvarnom vremenu. Gornji video prikazuje uklonjeni reproduktivni trakt ženske voćne muhe, koju je Pitnick zadržao netaknutom u fiziološkoj otopini. Kad je živio, ta ženka se parila s mužjakom zelene sperme, a potom nekoliko dana kasnije parila s mužjakom crvene sperme. Samo su glave sperme označene fluorescentnim bjelančevinama, tako da se ne mogu vidjeti repovi sperme.
Ovom vrstom tehnologije Pitnick može steći uvid u to zašto postoji toliko raznolikosti u obliku i veličini sperme. Na primjer, užarena sperma koju proučava ima mega-duge repove koji dosežu i do 6 centimetara kada se odmotavaju - otprilike duljinu vašeg ružičastog prsta, a najduži su poznati u životinjskom carstvu. Proveo je desetljeća pokušavajući shvatiti zašto bi se muva razvijala na ovaj način, i konačno je pronašla ženski reproduktivni trakt kao izvor svog odgovora.
Dok se Pitnick usredotočuje na muhe, spermatozoidi su također privukli pažnju modernih znanstvenika koji pokušavaju pomoći ljudskim parovima koji pokušavaju začeti. Pitnickovi nalazi mogli bi nehotice pomoći u ovom zadatku. "U mnogim slučajevima to je razlika u kompatibilnosti između određenog muškarca i žene i oni ne poznaju temeljni mehanizam", kaže on. "Razumijevanje interakcije spermija i žena zasigurno može rasvijetliti razumijevanje novih objašnjenja neplodnosti i eventualno novih rješenja za to."
Osnovno istraživanje sperme pomoći će i ubrzati napredak u razvoju muških kontraceptiva, kaže Daniel Johnston, šef Odjela za istraživanje kontracepcije na Nacionalnom zavodu za zdravlje. Do sada su istraživači isprobali sve, od gelova do tableta, ali učinkovita, pouzdana kontrola rađanja muškaraca ostaje neizbježna. Johnston kaže da se znanstvenici i dalje suočavaju s najosnovnijim pitanjima: što je to sperma, uopće?
Sperme ćelije se nevjerojatno razlikuju u životinjskom carstvu. Ta pojedinačna spermatozoidna plodna muha može doseći nekoliko centimetara kad se ne raznese. (Romano Dalla) "Moramo stvarno razumjeti što čini spermu", kaže Johnston, koji je radio na opisivanju punog sadržaja bjelančevina sperme - važan prvi korak u razumijevanju načina dizajniranja učinkovitih kontraceptiva. "Kad to shvatite, potencijalno možete početi shvaćati što trebamo suzbiti."
Nedavno je privatna grupa pod nazivom Inicijativa za kontracepciju muškaraca raspisala natječaj kojim će financirati jedan inovativni istraživački projekt za kontracepciju. * Gunda Georg, medicinska kemičarka sa Sveučilišta u Minnesoti, prošla je u prvom krugu natječaja za svoje istraživanje o neplodnosti. povezani geni u miševa koji bi se u konačnici mogli upotrijebiti za razvijanje muške kontracepcijske pilule.
Njezino trenutno istraživanje pomaže u određivanju odgovarajuće doze za takve lijekove i procjeni potencijalnih nuspojava. Napokon, "ako čovjek prestane uzimati tabletu, mora se potpuno vratiti u normalu", kaže Georg.
Johnston je zadovoljan što ima priliku podržati ovu vrstu istraživanja u NIH-u, kako iz interesa za pomicanjem naprijed muških kontraceptiva, tako i zbog temeljne spletke u spermi koja se nije uskratila tijekom svoje 25-godišnje karijere. "Sperme su fascinantne", kaže Johnston, "ne postoje ništa poput njih."
Pitnick se, naravno, slaže. Bahatost koju su znanstvenici poput Van Leeuwenhoeka pokazali u ranim danima, kaže da je nestala na terenu. "Mislim da danas nema previše biologa koji imaju bilo kakvu neugodnost u vezi s tim stvarima", kaže Pitnick. A za njega, osobno? "Volim ovu biologiju", kaže on. "Razgovarat ću s bilo kime o tome tko je spreman slušati."
Bilješka urednika, 7. lipnja 2017.: U ovom djelu izvorno je rečeno da je Inicijativa za kontracepciju muškaraca smještena pod NIH; to je privatni poduhvat.
