الحيوانات المنوية ضرورية لتخصيب كل كائن حي على كوكبنا تقريبا، بما في ذلك البشر، وللتكاثر، يجب أن تسبح الحيوانات المنوية البشرية مسافة مساوية لتسلق جبل إيفرست للعثور على البويضة.
تكمل الحيوانات المنوية هذه الرحلة الملحمية ببساطة عن طريق هز ذيلها، وتحريك السوائل للسباحة إلى الأمام.
وعلى الرغم من أن أكثر من 50 مليون حيوان منوي سيفشل في الوصول إلى البويضة – أي ما يعادل أكثر من ستة أضعاف عدد سكان لندن أو نيويورك – إلا أن الأمر يتطلب حيوانا منويا واحدا فقط لتخصيب بويضة ستصبح في النهاية إنسانا.
تم اكتشاف الحيوانات المنوية لأول مرة في عام 1677 – ولكن الأمر استغرق ما يقرب من 200 عام قبل أن يتفق العلماء على كيفية تشكل البشر بالفعل.
يعتقد “علماء ما قبل التشكّل” أن كل حيوان منوي يحتوي على إنسان صغير ومنمنم – الهومونكولوس، وقد اعتقدوا أن البويضة توفر ببساطة مكانا لنمو الحيوانات المنوية.
من ناحية أخرى، جادل “علماء التشكّل” بأن كلا من الذكور والإناث ساهموا في تكوين كائن جديد، وأظهرت الاكتشافات في القرن الثامن عشر المزيد من الأدلة على هذه النظرية.
على الرغم من أن العلماء أصبحوا يفهمون بشكل أفضل الدور الذي تلعبه الحيوانات المنوية في التكاثر، فقد اكتشف بحثنا الأخير أن الحيوانات المنوية كانت في الواقع تخدع العلماء طوال الوقت.
تم تطوير أحد المجاهر الأولى في القرن السابع عشر بواسطة أنطوني فان ليفينهوك، وقد استخدم كتلة من الزجاج المصهور قام بطحنها بعناية وصقلها لإنشاء عدسة قوية، يمكن لبعضها تكبير الجسم 270 مرة، ولم يتم إنشاء عدسة أفضل لأكثر من 200 عام.
عدسات Leeuwenhoek، أول مستكشف للعالم المجهري، جعلته قادرا على رؤية الأشياء بما في ذلك البكتيريا، داخل خلايانا – والحيوانات المنوية.
عندما اكتشف Leeuwenhoek لأول مرة الحيوانات المنوية، وصفها بأنها “حويصلة حيوانية حية” ذات “ذيل، تضرب “بحركة تشبه الثعابين”، مثل ثعبان البحر في الماء”.
اللافت للنظر أن تصورنا لكيفية سباحة الحيوانات المنوية لم يتغير منذ ذلك الحين، فلا يزال أي شخص يستخدم مجهرا حديثا حتى الآن يقوم بالملاحظة نفسها: تسبح الحيوانات المنوية للأمام عن طريق هز ذيلها من جانب إلى آخر.
ولكن كما أظهر بحثنا الأخير، كنا في الواقع مخطئين بشأن كيفية سباحة الحيوانات المنوية على مدار 350 عاما الماضية.
وقال معد الورقة البحثية، هيرميس غاديلا، من جامعة بريستول: “أكثر من نصف حالات العقم ناجمة عن العوامل الذكورية، إلا أن فهم ذيول الحيوانات المنوية البشرية أمر أساسي لتطوير أدوات تشخيصية مستقبلية، لتحديد الحيوانات المنوية غير الصحية”.
وكشف العمل السابق لعالم الأحياء، عن الميكانيكا الحيوية لـ”انحناء” الحيوانات المنوية والطبيعة الدقيقة للإيقاعات التي تدفعها.
وفي الدراسة الجديدة، وجد الدكتور غاديلا وزملاؤه أن الحيوانات المنوية لها ذيول متعرجة، والتي تذبذب على جانب واحد فقط، ما يجعلها تسبح في دوائر.
جمع فريق البحث تقنية المجهر الحديثة مع الرياضيات، للكشف عن كيفية تحرك الحيوانات المنوية بتفاصيل مذهلة.
ولتصوير الحيوانات المنوية، استخدم الباحثون كاميرا عالية السرعة – قادرة على التقاط أكثر من 55000 إطار في الثانية – إلى جانب ما يسمى بالماسح الضوئي الذي يولد طاقته الخاصة من خلال اللمس.
وأوضح الدكتور غاديلا أن الحركة السريعة والمتزامنة للغاية للحيوانات المنوية، تسبب نوعا من الوهم عند رؤيتها من الأعلى باستخدام المجاهر ثنائية الأبعاد. ويظهر اكتشافنا أن الحيوانات المنوية طورت تقنية سباحة للتعويض عن عدم توازنها”.
وأضاف أنه من خلال القيام بذلك، فإن الطبيعة “نجحت في حل لغز رياضي بمقياس مجهري – من خلال خلق تناظر خارج التماثل. ومع ذلك، فإن حركة الحيوانات المنوية الشبيهة بحركة ثعلب الماء، معقدة – يدور رأس الحيوان المنوي في الوقت نفسه الذي يدور فيه الذيل حول اتجاه السباحة”.
وقد توفر تقنية التصوير الجديدة، مع تقديم منظور ثلاثي الأبعاد، رؤى جديدة للمساعدة في الكشف عن أسرار التكاثر البشري.
وقال عالم الأحياء ألبرتو دارسون، من الجامعة الوطنية المستقلة في المكسيك، إن هذا الاكتشاف سيحدث ثورة في فهمنا لحركة الحيوانات المنوية وتأثيرها على الإخصاب الطبيعي.