Смех смехом, но коллеги считают это настоящим прорывом для понимания биологических процессов. Возможно, эксперименты ученого, наконец, дадут ответ на вопрос, почему сперматозоиды движутся к яйцеклетке. А в будущем открытие поможет обрести многим бесплодным парам надежду на пополнение в семействе.
Как рассказывает сам 34-летний биофизик Василий Канцлер, его озарило, когда к нему в лабораторию случайно зашла его подруга. Заскучав в обители ученого, девушка попросила показать ей что-нибудь интересное и необычное в микроскопе. Но в лаборатории имелись только образцы спермы.
Но нечто неожиданное и интересное в микроскопе увидел... сам ученый. Сперматозоиды поплыли против течения внутри специального канала, хотя законы физики такого не предвещали. Со стороны казалось, что клетки сознательно принимают участие в этом невероятном спортивном состязании.
«Мне в голову пришло интуитивное объяснение. Перемещаясь против потока вблизи поверхности раздела сред, где течение относительно невелико, головка клетки ощущает меньшее воздействие, чем кончик хвоста – вот та сила, которая направляет клетку против течения. Это больше напоминало механическое явление, нежели биологическое», - говорит биофизик.
Следующей задачей стало преобразование гипотезы в серию экспериментов. Канцлеру необходимо было объяснить механизм, который целенаправленно двигает сперматозоиды в темной фаллопиевой трубе, заставляя их проходить расстояние, примерно в тысячу раз превышающее их собственную длину, причем в вязкой среде. Это путешествие начинают сотни миллионов клеток, но лишь немногие выносливые «пловцы» достигают пункта назначения - яйцеклетки. Они плывут вопреки всем трудностям, и – против течения.
Пытаясь выяснить способности клеток, ученые (Канцлер участвует в программе по подготовке преподавательских кадров в рамках инициативы МТИ Йорна Дункеля, профессора кафедры комплексных физических систем Кембриджского университета и члена Королевского Общества Реймонда Голдштейна, а также главного эмбриолога британской клиники Боурн Холл Мартина Блейни) создали целый ряд искусственных каналов различного размера и формы, в которые помещалась сперма. Используя сначала бычью сперму, а затем человеческую, исследователям удалось добиться изменения движения жидкости по каналам и изучить реакцию клеток на различные скорости течения. Они открыли, что при определенных скоростях потока клетки спермы могли весьма эффективно плыть против течения. «Если поток будет слишком быстрым, то клетки просто смоет, если слишком медленным, то механический эффект будет недостаточным, – говорит Канцлер. – Также мы выяснили, что жгутик сперматозоида имеет асимметричную форму, что приводит к дополнительному поперечному перемещению».
Это объясняет то, что сперматозоиды плывут против течения не прямолинейно, а совершая в канале спиралевидное движение. По мнению ученых, их эксперименты показывают, за счет чего сперматозоиды могут преодолевать такие значительные расстояния перед тем, как они приблизятся вплотную к яйцеклетке. «Мы все чрезвычайно взволнованы этим событием. Поток жидкости имеется всегда, и поэтому клетки знают, куда им необходимо двигаться. Возможно, нам удалось найти объяснение этого важнейшего механизма», - говорят исследователи из Сколтеха.
Канцлер считает, что результаты проведенных группой исследований могут стать источником перспективных идей для лечения как мужчин, так и женщин с целью упрощения зачатия для бездетных пар: «Это могло бы помочь как мужчинам с малым числом сперматозоидов, так и женщинам, страдающим недостатком биологических жидкостей. Обычно проблема возникает при сочетании этих факторов».
«Другая возможность заключается в том, что поскольку найден способ контроля стволовых клеток, можно попытаться разделить клетки и выбрать из них имеющие лучшие способности к плаванию. Можно разделить различные клетки, проанализировать их ДНК и выяснить, насколько генетический код связан с подвижностью сперматозоидов и их способностью к перемещению», - продолжает биофизик.
Возможно, в следующий раз, когда подруга навести ученого, он покажет ей устройство под названием сперматрон: «Это аппарат, в котором мы объединяем клетки и повышаем их концентрацию для изучения коллективного поведения и возникающих при этом закономерностей. Это весьма увлекательно», - говорит Канцлер.
