Spermien in Reih und Glied

Sechseckige Formation erlaubt bessere Erfüllung der Funktion

Dresden (pte/11.07.2005/10:31) – Wissenschaftler des
Max-Planck-Instituts für Molekulare Zellbiologie und Genetik
http://www.mpi-cbg.de haben entdeckt, dass sich Seeigel-Spermien in
symmetrischen Mustern organisieren. Diese Beobachtung macht deutlich,
dass sich männliche Keimzellen oder ähnlich geartete biologische
Organellen, wie etwa Flimmerhärchen in der Lunge, in wahrer Teamarbeit
ab einem kritischen Punkt zu dynamischen Mustern arrangieren und damit
effektiver ihre Funktion erfüllen können. Die Musterbildung geschieht
in Selbstorganisation, ohne chemische Signale, und wird nur durch
hydrodynamische Interaktionen vermittelt, berichten die Forscher in der
jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science
http://www.sciencemag.org .

Das Besondere an der Entdeckung der Forscher ist die Tatsache, dass
diese Muster nicht wie zahlreiche andere Formationen aufgrund
chemischer Signale entstehen, sondern sich die Samenfäden selbst zu
diesen Mustern organisieren. Das Wissenschaftsteam um Jonathon Howard
hat gezeigt, dass es sich dabei um eine Musterbildung durch
hydrodynamische Interaktionen handelt. Die Schwänzchen von Spermien
arbeiten wie Flimmerhärchen: Interne biomolekulare Motoren sind so fein
aufeinander abgestimmt, dass eine wohl koordinierte Schlagbewegung des
Schwanzes das Spermium ins Schwimmen versetzt und fortbewegt. Ab einer
bestimmten Dichte, etwa 2.500 Spermien pro Quadratmillimeter,
organisieren sich die umherschwimmenden Keimzellen auf einer glatten
Oberfläche zu kleinen Strudeln.

Den Dresdner Forschern ist es sogar gelungen, die Kraft der
hydrodynamischen Interaktion zwischen den einzelnen Spermien zu
berechnen. Sie liegt bei ungefähr 0,03 Pikonewton. Diese Kraft reicht
offensichtlich aus, um eine Koordination der Keimzellen zu ermöglichen
und großflächige Musterformationen zu erstellen. Die
Forschungsergebnisse könnten, so die Wissenschaftler, von großer
Bedeutung für die Medizin sein, etwa im Fall von Unfruchtbarkeit oder
bei Asthma.