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Científicos de la Universidad de York, en Reino Unido, han demostrado que la cola de los espermatozoides utiliza muelles elásticos interconectados para transmitir información mecánica a partes distantes de la cola, ayudándola a doblarse y nadar hacia un óvulo.
Estudios previos, de hace aproximadamente 50 años, mostraron que la cola del esperma, o flagelo, estaba formada por un sistema complejo de filamentos, conectado por resortes elásticos que se asemejaban a una estructura similar a un cilindro. Durante muchos años, los científicos creyeron que este sistema proporcionaba a la cola del esperma un andamio, permitiéndole nadar en un ambiente hostil hacia un huevo.
Sin embargo, el nuevo trabajo ha demostrado a través de un modelo matemático que este sistema no sólo es necesario para mantener la estructura de la cola, sino que también es vital para la forma en la que se transmite la información a partes muy distantes de la cola, para doblarse y moverse en su propia manera única.
El doctor Hermes Gadêlha, biólogo matemático del Departamento de Matemáticas de la Universidad, señala: "Los flagelos de esperma con este tipo de estructura interna se pueden ver en casi todas las formas de vida.
Curiosamente, aunque la cola de esperma tiene una estructura interna que se conserva en la mayoría de las especies (animales y humanos) todos ellos crean movimientos ligeramente diferentes para llegar a un huevo. Esto sugiere que la estructura de la cola no contiene toda la información de cómo hacen su movimiento de flexión de la cola".
Gadêlha y sus colaboradores habían desarrollado previamente una fórmula matemática para la forma en que los espermatozoides se movían rítmicamente a través del fluido, creando distintos patrones de fluidos, pero ahora necesitaban entender qué estaba sucediendo dentro de la cola del esperma. Para entender la estructura de la cola, los científicos examinaron cómo las diferentes partes de la cola se doblaban moviendo la cola de un esperma muerto.
Sorprendentemente, un movimiento que se inició cerca de la cabeza del espermatozoide, dio lugar a una curva en sentido opuesto en la punta de la cola, llamado "fenómeno de contrapunto", lo que sugiere que la información mecánica se transmite a lo largo de las bandas elásticas interconectadas con el fin de crear movimiento a lo largo la longitud total de la cola. Gadêlha calculó estos movimientos de flexión para formar un modelo matemático que ayudaría a plantear una hipótesis sobre los desencadenantes necesarios dentro de la cola para realizar estos movimientos distintos, como se detalla en un artículo sobre el trabajo publicado en Journal of the Royal Society Interface.
"Si imaginamos que la comunicación a partes lejanas de la cola es un poco como la comunicación entre los remeros vendados en un barco de canoa, los remeros vendados no pueden ver el movimiento de los otros para comunicar qué movimiento hacer y en ausencia de gritos entre ellos, deben sentir la mecánica del barco y el movimiento que cada remero está haciendo para sincronizar su movimiento. Parece que los motores moleculares, los remeros dentro de la cola del esperma, están haciendo algo similar, pero en un barco mucho más complejo", dice Gadêlha.
"El mecanismo de una cola de esperma crea primero un movimiento deslizante entre los filamentos, dentro de esta estructura dispuesta cilíndricamente, resultando finalmente en una flexión de la cola, un poco como el pistón que convierte el movimiento hacia adelante y hacia atrás en la rotación de la rueda en un tren. Un movimiento en esta compleja secuencia parece ser capaz de activar el movimiento a través de las partes distantes de la cola. La gran pregunta ahora es, ¿cómo la cola transmite información biomecánica específica para permitir que estos 'remadores' se autoorganicen?", concluye.
jpe
