Tato Scott Pitnick tidak betul-betul halus. Sperma sperma hitam dan putih yang besar-besaran dan menampakkan lengan kanannya, muncul di dalam dan keluar dari kulitnya sebelum muncul menjadi kepala bersaiz kepalanya di atas bicepnya. Bukan ahli biologi Universiti Syracuse yang dikhaskan mengenai seni tubuh yang luar biasa, yang pernah membuat penampilan dalam montaj tatu saintis terkenal yang diterbitkan dalam The Guardian .
Bagi Pitnick, dakwatnya yang rumit mencerminkan kehebatannya dalam "biologi unik yang luar biasa sperma." Pertimbangkan, katanya, bahawa sperma adalah satu-satunya sel dalam badan yang ditakdirkan untuk dilemparkan ke dalam persekitaran luar-suatu tindakan yang memerlukan perubahan fizikal dramatik mereka bergerak dari testis ke dalam saluran pembiakan wanita.
Kandungan Terkait
- Mamalia yang terdahulu telah mengawasi mereka yang sejuk dengan bahan-bahan yang diturunkan
- Mengapa Saintis Dihantar Sperma Mouse ke Stesen Angkasa Antarabangsa
- Sekarang Anda Boleh Mengukur Kesuburan Lelaki Dengan Apl Telefon Pintar
- Gel Kontraseptif Memanggil "IUD For Men" Membuatnya Melalui Ujian Monyet
"Tiada sel lain yang melakukannya, " kata Pitnick, yang telah mempelajari sperma selama lebih daripada 20 tahun. "Mereka mempunyai autonomi ini."
Dalam makmalnya, Pitnick jurutera kepala sperma lalat buah untuk bersinar merah dan hijau yang hantu sehingga dia dapat memerhatikan mereka bergerak melalui saluran pembiakan lalat perempuan yang dibedah. Beliau berharap karyanya akan membantu mendedahkan bagaimana sperma berkelakuan dalam badan wanita, kawasan penyelidikan yang masih dalam peringkat awal. Ini jenis inovasi dapat satu hari menjelaskan kepelbagaian sperma yang besar dan saiz di seluruh kerajaan haiwan. Lebih-lebih lagi, mereka akhirnya boleh membantu para penyelidik untuk membangunkan rawatan kemandulan manusia, serta kontraseptif lelaki yang lebih berkesan.
"Kami memahami hampir apa-apa mengenai fungsi sperma, apa yang dilakukan oleh sperma, " kata Pitnick. Kebanyakan jawapan kepada yang tidak dikenali ini mungkin tersembunyi di dalam separuh lagi teka-teki sperma: badan wanita.
Ini mungkin datang sebagai kekecewaan kepada ahli biologi yang berani yang pertama kali melihat sel sperma dalam kemuliaan penuh mereka pada abad ke-17 dan ke-18, menggunakan mikroskop yang kemudian revolusioner. Para saintis sperma mula-mula mendapati diri mereka ditugaskan menjawab pertanyaan yang paling asas, misalnya: Adakah haiwan hidup sperma? Adakah mereka parasit? Dan, Adakah setiap sperma mengandungi manusia dewasa yang telah dibentuk kecil yang dibentuk di dalamnya? (Kita akan sampai pada yang kemudian.)
Pemerhatian mikroskopis awal Leeuwenhoek sperma arnab (buah 1-4) dan sperma anjing (buah 5-8). (Wikimedia Commons) Orang yang mempunyai kehormatan yang meragukan menjadi orang pertama yang mempelajari sperma secara terperinci adalah Anton van Leeuwenhoek, seorang Belanda yang mengembangkan mikroskop kompaun awal. Van Leeuwenhoek mula menggunakan alat barunya untuk mengkaji lebih banyak subjek suci seperti lebah, kutu manusia dan air tasik pada pertengahan 1670an.
Rakan-rakannya mendesaknya untuk menghidupkan kanta kepada air mani. Tetapi dia bimbang ia akan menjadi tidak senonoh untuk menulis mengenai air mani dan persetubuhan, jadi dia terhenti. Akhirnya, pada tahun 1677, dia memberi masuk. Memeriksa ejakulasi sendiri, dia segera disentuh oleh "helikopter" yang kecil yang ditemui di dalamnya.
Ragu-ragu berkongsi hasil penemuannya dengan rakan-rakannya-apalagi mendapatkan tato pengkrit di atas tangannya-van Leeuwenhoek dengan teruk menulis kepada Royal Society of London tentang penemuannya pada tahun 1677. " Jika Tuan Yang Dipertua anda harus menganggap bahawa pemerhatian ini mungkin menjijikkan atau mengacaukan yang dipelajari, Saya bersungguh-sungguh memohon keahlian anda untuk menganggapnya sebagai peribadi dan untuk menerbitkan atau memusnahkan mereka seperti yang dimahukan oleh Tuan Yang Dipertua . "
Ketuanannya (aka presiden Royal Society) memilih untuk menerbitkan penemuan van Leeuwenhoek dalam jurnal Philosophical Transactions pada tahun 1678 - dengan itu menjadikan bidang baru sperma biologi.
Sukar untuk melebih-lebihkan bagaimana misteri ini komik mikroskopik akan muncul kepada saintis pada masa itu. Sebelum penemuan "hewan-hewan" ini, teori-teori bagaimana manusia membuat manusia lebih luas, kata Bob Montgomerie, ahli biologi yang mengkaji pembiakan haiwan di Queen's University di Kanada. Contohnya, sesetengah percaya bahawa wap yang dipancarkan oleh ejakulasi lelaki entah bagaimana merangsang betina untuk membuat bayi, sementara yang lain percaya bahawa lelaki sebenarnya membuat bayi dan memindahkan mereka kepada wanita untuk mengeram.
"Anda boleh membayangkan betapa sukarnya apabila anda tidak tahu apa yang berlaku, " kata Montgomerie. Itulah: tanpa dapat melihat sperma dan telur, saintis ini benar-benar hanya menarik teori keluar dari udara tipis.
Pada abad ke-17, banyak penyelidik percaya bahawa setiap spermatozoa mengandungi manusia yang sangat kecil, yang telah dibentuk sepenuhnya di dalamnya, seperti yang digambarkan dalam skema 1695 oleh Nicolaas Hartsoeker. (Wikimedia Commons) Malah selepas van Leeuwenhoek menemui sperma pada 1677, kira-kira 200 tahun berlalu sebelum para saintis bersetuju mengenai bagaimana manusia terbentuk. Dua bidang pemikiran utama muncul di sepanjang jalan: Dalam satu tangan, "preformationists" percaya bahawa setiap spermatozoa-atau setiap telur, bergantung pada siapa yang anda bertanya-terkandung manusia yang kecil dan sempurna. Di bawah teori ini, telur atau sperma hanya menyediakan tempat untuk perkembangan berlaku.
Sebaliknya, "epigenesists" berhujah bahawa kedua-dua lelaki dan perempuan menyumbang bahan untuk membentuk organisma baru, walaupun mereka tidak yakin siapa yang menyumbangkan apa yang sebenarnya. Penemuan sepanjang 1700-an menawarkan lebih banyak bukti untuk hujah ini, termasuk penemuan 1759 bahawa anak ayam mengembangkan organ secara berperingkat. (Montgomerie nota ini dalam buku Biologi Sperma: Perspektif Evolusi, yang diedit oleh rakan-rakan termasuk Pitnick.)
Dengan peningkatan mikroskop, para penyelidik abad ke-19 meneliti perkembangan embrio dalam telur elang laut, yang mudah telus. Pemerhatian ini terus membuktikan konsep preformation, dan membolehkan para penyelidik mula bertanya bagaimana sperma dan telur bekerja bersama-sama untuk mewujudkan organisma baru.
Penyelidikan sperma juga memberi penerangan tentang sistem badan lain. Pada tahun 1960-an, penyelidik mengenal pasti protein dynein, yang bertanggungjawab untuk pergerakan sperma. "Ternyata protein motor yang sama bertanggungjawab terhadap semua jenis proses yang berlaku di dalam sel, " kata Charles Lindemann, seorang profesor emeritus di Oakland University di Michigan yang mempelajari motilitas sperma. Hari ini kita tahu bahawa dynein terlibat dalam pergerakan struktur selular mikroskopik seperti silia dan flagella, yang merupakan kunci kepada banyak fungsi badan.
Namun, kemajuan awal dalam penyelidikan kesuburan adalah lambat untuk berlepas. Tidak semestinya tidak banyak ahli sains yang bekerja sama sekali, apalagi para saintis sperma, kata Montgomerie. Dia menganggarkan bahawa hanya terdapat beberapa orang yang meneliti sperma pada masa itu; Sebagai perbandingan, kira-kira 400, 000 saintis mempelajari kanser hari ini. "Ada beberapa orang yang melakukannya, tetapi mungkin tidak mencukupi, " kata Montgomerie.
Pitnick menambah bahawa beberapa penyelidik awal yang melakukan sperma kajian mungkin tidak sepenuhnya menghargai peranan sistem pembiakan wanita dalam persamaan kesuburan-pengawasan yang dapat menjelaskan mengapa kawasan ini masih seperti misteri hari ini. "Sebahagian daripada itu adalah bias lelaki dalam biologi untuk berfikir bahawa wanita itu bukanlah sebahagian daripada cerita yang penting, dan ia kembali kepada biologi sperma untuk keseluruhan gagasan ini, " kata Pitnick.
Pada sisi yang lebih teknikal, memerhatikan langkah sperma dalam wanita secara logistik sangat mencabar. Seperti yang ditunjukkan Pitnick, agak sukar untuk mendapatkan kamera di dalam saluran pembiakan wanita.
Itulah jenius di belakang sperma sperma yang bercahaya dan kemampuan untuk memantau mereka dalam masa nyata. Video di atas menunjukkan saluran pembiakan yang dikeluarkan dari lalat buah betina, yang Pitnick telah utuh dalam larutan garam. Apabila ia masih hidup, perempuan itu dikawinkan kepada lelaki sperma hijau, dan kemudian kembali beberapa hari kemudian dengan lelaki sperma merah. Hanya kepala sperma yang ditandai dengan protein pendarfluor, jadi ekor sperma tidak dapat dilihat.
Dengan jenis teknologi ini, Pitnick dapat memperoleh gambaran tentang mengapa begitu banyak variasi wujud dalam bentuk dan saiz sperma. Sebagai contoh, sperma yang bercahaya dia belajar mempunyai ekor mega-panjang yang mencapai sehingga 6 sentimeter panjang apabila tidak dilepaskan-kira-kira panjang jari merah jambu anda, dan yang paling lama dikenali di kerajaan haiwan. Dia telah menghabiskan beberapa dekad untuk memahami mengapa lalat itu berkembang dengan cara ini, dan akhirnya mengasah pada saluran pembiakan wanita sebagai sumber untuk jawapannya.
Walaupun Pitnick memberi tumpuan kepada lalat, sperma juga menangkap perhatian saintis moden yang cuba membantu pasangan manusia yang cuba hamil. Penemuan Pitnick secara tidak sengaja dapat membantu tugas ini. "Dalam banyak kes, ia adalah perbezaan keserasian antara lelaki dan wanita tertentu, dan mereka tidak tahu mekanisme asas, " katanya. "Memahami interaksi sperma wanita pasti dapat memberi penjelasan tentang penjelasan baru untuk ketidaksuburan, dan mungkin penyelesaian baru untuknya."
Penyelidikan sperma asas juga akan membantu mempercepatkan kemajuan dalam membangunkan kontraseptif lelaki, kata Daniel Johnston, ketua Cawangan Penyelidikan Kontrasepsi di Institut Kesihatan Nasional. Setakat ini, penyelidik telah mencuba segala-galanya dari gel ke pil, tetapi kawalan kelahiran lelaki yang berkesan dan dipercayai masih sukar difahami. Johnston berkata saintis masih menghadapi soalan yang paling asas: apa sperma, anyways?
Sel-sel sperma berbeza-beza di seluruh kerajaan haiwan. Sel sperma buah tunggal ini boleh mencapai beberapa sentimeter panjang apabila dibancuh. (Romano Dalla) "Kita perlu benar-benar memahami apa yang membentuk sperma, " kata Johnston, yang telah bekerja untuk menggambarkan kandungan protein penuh sperma-langkah pertama yang penting dalam memahami bagaimana untuk merancang alat kontraseptif yang berkesan. "Apabila anda memahami bahawa, anda berpotensi dapat memahami apa yang kita perlu menghalangi."
Baru-baru ini, kumpulan swasta yang dikenali sebagai Inisiatif Perancang Lelaki melancarkan persaingan yang akan membiayai satu projek penyelidikan kontraseptif yang inovatif. * Gunda Georg, ahli kimia perubatan di University of Minnesota, telah membuatnya melalui pusingan pertama peraduan untuk penyelidikan tentang ketidaksuburan -disosiasi gen pada tikus yang akhirnya boleh digunakan untuk membangunkan pil kawalan kelahiran lelaki.
Penyelidikan semasa beliau membantu menentukan tahap dos yang sesuai untuk farmaseutikal tersebut dan menilai kesan sampingan yang berpotensi. Lagipun, "jika seorang lelaki berhenti minum pil itu, dia harus kembali semula normal, " kata Georg.
Johnston dengan senang hati mempunyai peluang untuk menyokong penyelidikan jenis ini di NIH, kedua-duanya tidak berminat untuk memindahkan kontraseptif lelaki ke hadapan tetapi juga daripada tipu daya asas dalam sperma yang tidak melepaskan kerjaya selama 25 tahun. "Sperma menarik, " kata Johnston. "Tiada apa-apa seperti mereka."
Pitnick, secara semula jadi, bersetuju. Kebingungan bahawa saintis seperti van Leeuwenhoek menunjukkan pada hari-hari awal, katanya, telah merosot di lapangan. "Saya tidak fikir ada terlalu banyak ahli biologi hari ini yang mempunyai apa-apa jenis ketidakselesaan bercakap tentang perkara ini, " kata Pitnick. Dan baginya, secara peribadi? "Saya suka biologi ini, " katanya. "Saya akan bercakap dengan sesiapa sahaja yang bersedia mendengar."
Nota Editor, 7 Jun 2017: Sekeping ini pada asalnya menyatakan bahawa Inisiatif Perancang Lelaki telah ditempatkan di bawah NIH; ia adalah usaha swasta.
