Los científicos de la Universidad de York han demostrado que una cola de esperma utiliza resortes elásticos interconectados para transmitir información mecánica a partes distantes de la cola, ayudándola a doblarse y finalmente nadar hacia un óvulo.
Estudios anteriores, de aproximadamente 50 años atrás, mostraron que la cola del esperma, o flagelo, estaba compuesta de un complejo sistema de filamentos, conectados por resortes elásticos que se asemejaban a una estructura cilíndrica. Durante muchos años los científicos creyeron que este sistema proporcionabala cola del esperma con un andamio, lo que le permite nadar en un ambiente hostil hacia un huevo.
Una nueva investigación en la Universidad de York, sin embargo, ha demostrado a través de un modelo matemático que este sistema no solo es necesario para mantener la estructura de la cola, sino que también es vital para la forma en que transmite información a partes muy distantes de la cola, lo que le permite doblarse y moverse de una manera única.
El Dr. Hermes Gadêlha, biólogo matemático del Departamento de Matemáticas de la Universidad, dijo: "Los flagelos de esperma con este tipo de estructura interna se pueden ver en casi todas las formas de vida".
Curiosamente, aunque la cola del esperma tiene una estructura interna que se conserva en la mayoría de las especies, animales y humanos, todas crean movimientos ligeramente diferentes para alcanzar un óvulo.
"Esto sugiere que la estructura de la cola no es la historia completa de cómo hacen su movimiento distintivo de flexión de la cola".
El Dr. Gadêlha y sus colaboradores habían desarrollado previamente una fórmula matemática para la forma en que los espermatozoides se mueven rítmicamente a través del fluido, creando patrones de fluidos distintos, pero los científicos ahora necesitaban comprender qué estaba sucediendo dentro de la cola del esperma que les permitía moverse de esta manera.
Para comprender la estructura de la cola, los científicos examinaron cómo se doblaron las diferentes partes de la cola moviendo la cola de un espermatozoide muerto.
Sorprendentemente, un movimiento que comenzó cerca de la cabeza de los espermatozoides, resultó en un doblez en la dirección opuesta en la punta de la cola, llamado "fenómeno de contraflexión", lo que sugiere que la información mecánica se transmite a lo largo de las bandas elásticas interconectadas para crearmovimiento a lo largo de toda la cola.
El Dr. Gadêlha calculó estos movimientos de flexión para formar un modelo matemático que ayudaría a hipotetizar los desencadenantes necesarios dentro de la cola para realizar estos movimientos distintos.
El Dr. Gadêlha dijo: "Si imaginamos que la comunicación a partes distantes de la cola es un poco como la comunicación entre remeros con los ojos vendados en un bote de canoa. Los remeros con los ojos vendados no pueden ver el movimiento del otro para comunicar qué movimiento hacer, yen ausencia de gritos entre ellos, deben sentir la mecánica del bote 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 'bote' mucho más complejo".
"El mecanismo de una cola de esperma primero crea un movimiento deslizante entre los filamentos, dentro de esta estructura cilíndricamente dispuesta, finalmente resulta en una flexión de la cola, un poco como el pistón que convierte el movimiento de ida y vuelta en la rotación de la rueda en un trenParece que cualquier movimiento en esta secuencia compleja puede desencadenar el movimiento hasta las partes distantes de la cola.
"La gran pregunta ahora es, ¿cómo transmite la cola información biomecánica específica para permitir que estos 'remeros' se autoorganicen?"
La investigación se publica en Journal of the Royal Society interfaz .
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Materiales proporcionado por Universidad de York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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