El Verdadero Movimiento del Espermatozoide Bajo el Microscopio 3D

Un Descubrimiento que Revoluciona Siglos de Observación

Hace más de 300 años, el científico neerlandés y pionero de la microbiología Antón van Leeuwenhoek describió el movimiento del espermatozoide humano como un "culebreo" de lado a lado de la cola del gameto, que lo impulsaba hacia adelante. Esta versión, universalmente aceptada por la ciencia a través de los siglos, fue desmentida por una investigación conjunta de la Universidad de Bristol, en Reino Unido, y la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

Los científicos utilizaron tecnología y análisis matemático de punta para reconstruir una imagen en tres dimensiones (3D) del verdadero movimiento de la cola del espermatozoide.

La Ilusión del "Culebreo Simétrico" en 2D

Desde la descripción de Antón van Leeuwenhoek en el siglo XVII, la comunidad científica había dado por sentado que los espermatozoides se desplazaban agitando la cola de forma simétrica, "como anguilas en el agua", tal como él lo describió. Sin embargo, el rápido y altamente sincronizado movimiento de los espermatozoides, al ser visto con microscopios de dos dimensiones (2D), creaba una ilusión óptica. La cola parecía tener un movimiento simétrico de lado a lado.

"El problema es que creemos ciegamente en lo que vemos y pensamos que lo que vemos es la realidad definitiva y nos olvidamos que eso todavía es solo parte de la realidad", expresó el doctor Hermes Gadêlha, profesor titular de matemáticas aplicadas y modelado de datos de la Universidad de Bristol.

La Revelación del Movimiento Asimétrico en 3D

La investigación demostró que el aleteo del espermatozoide es, en realidad, asimétrico y sucede de un solo lado. La cola del espermatozoide está, de hecho, torcida, y solo se contornea hacia uno de los lados en un movimiento dirigido por la cabeza. Un comportamiento así debería resultar en un desplazamiento en círculos, "como remar una canoa con un solo remo".

Lo que descubrieron es que los espermatozoides han desarrollado una técnica de nado para compensar su aleteo disparejo, desplazándose en forma de tirabuzón. "Los espermatozoides humanos se dan cuenta de que si ruedan mientras nadan, al igual que hacen las nutrias juguetonas que hacen tirabuzones en el agua, su movimiento hacia un único lado se equilibraría, resultando de ello un desplazamiento hacia adelante", explica el Dr. Gadêlha.

Este giro de los espermatozoides es complejo: la cabeza gira al mismo tiempo que la cola, en la dirección de la natación. Este fenómeno es conocido en física como precesión, un movimiento asociado con el cambio de dirección en el espacio que experimenta el eje instantáneo de rotación de un cuerpo. De esta "manera matemática, bella y elegante, la naturaleza nos dice que hay una asimetría intrínseca que se puede regular con gracia para que el movimiento sea hacia adelante. Creando una simetría de la asimetría", afirmó el catedrático de la Universidad de Bristol.

Tecnología de Vanguardia y Análisis Matemático

Gracias al trabajo pionero de la UNAM, bajo la dirección de los doctores Gabriel Corkidi y Alberto Darszon, se logró hacer una reconstrucción del verdadero movimiento de la cola del espermatozoide en 3D. Dicha institución cuenta con una cámara de alta velocidad que logra captar 55.000 fotogramas por segundo y un microscopio adaptado con un dispositivo que les permitió escanear los espermatozoides en pleno nado en 3D. El equipo de Corkidi usó un microscopio óptico al que adaptó una cámara capaz de adquirir hasta ocho mil imágenes por segundo y una lente montada en un dispositivo de cristal de cuarzo que, al aplicarle un voltaje controlado, puede expandirse y contraerse a su estado original.

Sin embargo, según el doctor Gadêlha, no fue suficiente tener una imagen de esos espermatozoides. "Una clave de nuestro proyecto no solo fue obtener la reconstrucción en 3D del esperma, pero para ver la asimetría se debió mover y nadar con el esperma y para eso hay que hacer una transformación matemática", explicó. "Lo que condujo al resultado final fue la combinación de los instrumentos de punta y el análisis de datos de punta también".

El calcio contenido en diferentes regiones del espermatozoide tiene una relación directa con la forma en que nada y es particularmente importante en el flagelo. Este descubrimiento revolucionará el entendimiento de la motilidad del esperma y su impacto en la fertilización natural.

Implicaciones para la Fertilidad y la Salud Humana

La rotación del esperma podría ser un aspecto de estudio crucial para especialistas en fertilidad, para encontrar si podría estar conectado a la esterilidad. Más de la mitad de los casos de infertilidad se deben a causas masculinas, y muchas de estas están relacionadas con problemas en el movimiento de los espermatozoides. "Por ahora es hipotético", advierte el doctor Gadêlha, "pero se espera que inspire a expertos en reproducción, biólogos, matemáticos e ingenieros para mirar y preguntarse si esto es relevante a la salud humana".

La investigación se publicó en un artículo en el sitio especializado Science Advances. En este, el doctor Gabriel Corkidi de la UNAM declaró: "Nuestro microscopio con tecnología de punta 3D revelará muchos más secretos escondidos en la naturaleza. Algún día esta tecnología estará disponible a centros clínicos". El doctor Alberto Darszon, también de la UNAM, añadió que "se conoce tan poco sobre el intrincado entorno dentro del tracto reproductivo femenino y cómo el nado del esperma afecta la fertilización".

Según confirmó Hermes Gadêlha a BBC Mundo, lo publicado hasta ahora es solo el 10% de lo que han descubierto. Asegura que hay mucho más, sin embargo, gran parte de la investigación aún está siendo evaluada y redactada. "Lo que puedo decir es que hay mucho que el esperma ha estado escondiendo todo este tiempo y eso es muy emocionante para los equipos de Bristol y de México", manifestó. El laboratorio del doctor Gadêlha hace parte del Laboratorio de Robótica Suave de la Universidad de Bristol (uno de los más importantes de Europa) donde intentan crear un esperma robótico para entender cómo utiliza su cola como una máquina calculadora para tomar decisiones. "Ese es el sueño máximo de la ingeniería", declaró.

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