Scott Pitnickin tatuointi ei ole aivan hienovarainen. Massiivinen mustavalkoinen siemenneste vääntyy ja kiihdyttää hänen oikeaa käsivarttaan, näyttäen urheutuvan ihostaan ja ulos ihosta ennen kuin se nousee nyrkkikokoiseksi pääksi hauislihakseen. Syracuse-yliopiston biologia ei myöskään varata hänen epätavallisesta vartalotuestaan, joka kerran ilmestyi The Guardian -lehdessä julkaistujen merkittävien tiedemiesten tatuointien montaasi.
Pitnickille hänen monimutkainen muste heijastaa hänen syvää kiehtovuuttaan sperman "uskomattoman ainutlaatuisessa biologiassa". Hänen mielestään spermat ovat kehon ainoat solut, jotka on tarkoitettu heitettäväksi vieraaseen ympäristöön - ominaisuus, joka vaatii dramaattisia fyysisiä muutoksia kuten ne kulkevat kiveksistä naisen sukuelimiin.
Asiaan liittyvä sisältö
- Varhaisimmat nisäkkäät pitivät viileänä laskeutuneilla kiveillä
- Miksi tutkijat lähettivät hiiren sperman kansainväliselle avaruusasemalle
- Nyt voit mitata miesten hedelmällisyyttä älypuhelinsovelluksella
- Ehkäisygeeli, jota kutsutaan miehiksi IUD, tekee siitä apinakokeissa
"Mikään muu solu ei tee sitä", sanoo Pitnick, joka on tutkinut spermaa yli 20 vuotta. "Heillä on tämä autonomia."
Hänen laboratoriossaan Pitnick insinööri hedelmäkärpäsen siittiöiden päät hehkua aavemaista punaista ja vihreää, jotta hän voi tarkkailla niiden liikkumista leikattujen naisväheväisten kärpäsen lisääntymispisteiden läpi. Hän toivoo työnsä auttavan paljastamaan kuinka sperma käyttäytyy naisvartaloissa, tutkimusalue, joka on vielä suhteellisen lapsenkengissä. Tällaiset innovaatiot voisivat yhtenä päivänä selittää siittiöiden muodon ja koon suuren monimuotoisuuden eläinkunnan välillä. Lisäksi ne voisivat viime kädessä auttaa tutkijoita kehittämään ihmisten hedelmättömyyshoitoja sekä tehokkaampia miesten ehkäisyvälineitä.
"Ymmärrämme melkein mitään sperman toiminnasta, mitä spermat tekevät", Pitnick sanoo. Monet vastaukset näihin tuntemattomiin piiloutuvat todennäköisesti siittiöiden palapelin toiseen puoliin: naisvartaloihin.
Tämä saattaa olla pettymys rohkeille biologeille, jotka katsoivat ensin spermasoluja täydessä kunniassaan 17. ja 18. vuosisadalla, silloisen vallankumouksellisen mikroskoopin avulla. Nämä varhaiset siemennesteen tutkijat saivat itselleen tehtäväksi vastata alkeellisimpiin kysymyksiin, esimerkiksi: Ovatko spermat eläviä eläimiä? Ovatko ne loisia? Ja Sisältääkö jokaisessa siittiössä pienen esimuodostetun aikuisen ihmisen, joka on käpristynyt sisälle? (Pääset siihen myöhemmin.)
Leeuwenhoekin varhaiset mikroskooppiset havainnot kanin siemennesteistä (kuviot 1-4) ja koiran spermista (kuviot 5-8). (Wikimedia Commons) Henkilö, jolla oli kyseenalainen kunnia olla ensimmäinen tutkittu siemennestettä yksityiskohtaisesti, oli Anton van Leeuwenhoek, hollantilainen, joka kehitti varhaisen yhdistemikroskoopin. Van Leeuwenhoek käytti ensimmäistä kertaa uutta työkaluaan 1670-luvun puolivälissä tutkia enemmän siveitä aiheita, kuten mehiläistuotteita, ihmistäitä ja järvevettä.
Kollegat kehottivat häntä kääntämään linssin siemennesteeseen. Mutta hän huolestunut siitä, että olisi kohtuutonta kirjoittaa siemennesteestä ja yhdynnästä, ja niin hän pysähtyi. Lopulta, vuonna 1677, hän peruutti. Tutkiessaan omaa siemensyöksestään, hänet osutettiin heti pieniin "eläinlaskuihin", jotka hän löysi sisällä rypistyvän.
Epäröi jopa jakaa havaintonsa kollegoiden kanssa - puhumattakaan siitä, että hänellä on tatuoitu käsivarsi -, van Leeuwenhoek kirjoitti epäröivästi Lontoon kuninkaalliselle yhdistykselle löytöstään vuonna 1677. ” Jos herranne ajattelisi, että nämä havainnot saattavat inhottaa tai skandaloida opittuaan., Pyydän vilpittömästi lordshipiasi pitämään heidät yksityisinä ja julkaisemaan tai tuhoamaan heidät lordshipsi mielestä . "
Hänen Lordship (alias kuninkaallisen yhdistyksen presidentti) päätti julkaista van Leeuwenhoekin havainnot lehdessä Philosophical Transactions vuonna 1678 - unohtaen siten aivan uuden spermabiologian alan.
On vaikea ymmärtää kuinka salaperäisiä nämä sirisevät, mikroskooppiset pilkut olisivat ilmestyneet tutkijoille tuolloin. Ennen näiden "eläinlaskujen" löytämistä teoriat siitä, kuinka ihmiset saivat lisää ihmisiä, olivat laajalle levinneet, sanoo biologi Bob Montgomerie, joka opiskelee eläinten lisääntymistä Kanadan Queen's Universityssä. Esimerkiksi jotkut uskoivat, että miespuolisten siemensyöksien lähettämät höyryt stimuloivat jotenkin naaraita tekemään vauvoja, kun taas toiset uskoivat, että miehet tosiasiallisesti tekivät vauvoja ja siirsivät heidät naaraisiin inkubointia varten.
"Voit kuvitella, kuinka vaikeaa se on, kun sinulla ei ole aavistustakaan mitä tapahtuu", Montgomerie sanoo. Toisin sanoen ilman, että he voisivat nähdä spermaa ja munia, nämä tutkijat vetivät vain teorioita ohuesta ilmasta.
1700-luvulla monet tutkijat uskoivat, että jokainen siittiösolu sisälsi pienen, täysin esimuodostuneen ihmisen sen sisällä, kuten tämän 1695 luonnos on kuvannut Nicolaas Hartsoeker. (Wikimedia Commons) Jopa sen jälkeen, kun van Leeuwenhoek löysi siemennesteen vuonna 1677, kului noin 200 vuotta ennen kuin tutkijat sopivat ihmisen muodostumisesta. Kaksi ensisijaista ajattelua syntyi matkan varrella: Yhtäältä “preformaatit” uskoivat, että kukin siittiöt - tai jokainen muna, riippuen siitä, ketä pyysit - sisältää pienen, täysin esimuodostetun ihmisen. Tämän teorian mukaan muna - tai sperma - tarjosi yksinkertaisesti paikan kehitykselle.
Toisaalta ”epigenesistit” väittivät, että sekä miehet että naiset tekivät aineistoa uuden organismin muodostamiseksi, vaikka he eivät olleetkaan varmoja, kuka avusti mitä. 1700-luvun löytöt tarjosivat lisää todisteita tälle väitteelle, mukaan lukien 1759-löytö, jonka mukaan poikaset kehittävät elimiä asteittain. (Montgomerie toteaa tämän kirjassa Spermabiologia : evoluutioperspektiivi, jonka toimittajat ovat toimittaneet mukaan lukien Pitnick.)
Mikroskoopin parannuksilla 1800-luvun puolivälin tutkijat havaitsivat alkion kehittymistä merisiilimunaissa, jotka ovat kätevästi läpinäkyviä. Nämä havainnot kumosivat edelleen esimuodon käsitteen, ja antoivat tutkijoille mahdollisuuden kysyä, miten sperma ja muna toimivat yhdessä uusien organismien luomiseksi.
Siittiöiden tutkimus valottaa myös muita kehon järjestelmiä. Tutkijat tunnistivat 1960-luvulla proteiinidyneiinin, joka vastaa siittiöiden liikkeestä. "On käynyt ilmi, että sama motorinen proteiini on vastuussa kaikenlaisista soluissa tapahtuvista prosesseista", sanoo Michiganin Oaklandin yliopiston emeritusprofessori Charles Lindemann, joka tutki siittiöiden liikkuvuutta. Nykyään tiedämme, että dyneiini on mukana mikroskooppisten solurakenteiden, kuten silikaatit ja silput, liikkeissä, jotka ovat avain moniin kehon toimintoihin.
Hedelmällisyystutkimuksen varhainen eteneminen oli silti hidasta. Tuolloin ei yksinkertaisesti ollut kovinkaan paljon työskenteleviä tutkijoita, puhumattakaan siittiöiden tutkijoista, Montgomerie sanoo. Hän arvioi, että siellä oli vain useita kymmeniä ihmisiä, jotka tutkittiin siittiöitä tuolloin; vertailuna noin 400 000 tutkijaa tutkii syöpää tänään. "Jotkut ihmiset tekivät sen, mutta ehkä ei tarpeeksi", Montgomerie sanoo.
Pitnick lisää, että harvat varhaiset tutkijat, jotka tutkivat siittiöitä, eivät ehkä ole täysin arvioineet naisen lisääntymisjärjestelmän roolia hedelmällisyysyhtälössä - valvonta, joka voisi selittää, miksi tämä alue on edelleen edelleen salaisuus. "Osa siitä on miesten biologista puolueellisuutta ajatella, että naaras ei ole tärkeä osa tarinaa, ja se kulkee takaisin spermabiologiassa koko tämän esikuvan ajatuksen", Pitnick sanoo.
Teknisemmältä puolelta sperman liikkumisen havaitseminen naisen sisällä on logistisesti erittäin haastavaa. Kuten Pitnick huomauttaa, on melko vaikeaa saada kameraa naisten lisääntymispisteeseen.
Se on nero hehkuva hedelmäperho sperman takana ja kyky seurata niitä reaaliajassa. Yllä olevassa videossa näkyy naisen hedelmäkärpäsen poistettu lisääntymiskanava, jonka Pitnick on pitänyt ehjänä suolaliuoksessa. Asuessaan tämä naaras parittui vihreän siittiön uroksesta ja pariutui sitten muutama päivä myöhemmin punaisen siittiön uroksella. Vain siittiöiden päät on merkitty fluoresoivalla proteiinilla, joten siittiöiden hännät eivät ole näkyvissä.
Tällaisen tekniikan avulla Pitnick voi saada käsityksen siitä, miksi siemennesteen muodossa ja koossa on niin paljon vaihtelua. Esimerkiksi hänen tutkimalla hehkuva siittiöellä on megapituja pyrstöitä, joiden pituus on jopa 6 senttimetriä purkautumisen aikana - suunnilleen vaaleanpunaisen sormen pituus, ja eläinvaltakunnassa pisin. Hän on viettänyt vuosikymmeniä yrittäessään ymmärtää, miksi kärpänen kehittyisi tällä tavalla, ja on lopulta hioutunut naisten lisääntymispolkuun vastauksensa lähteenä.
Pitnick keskittyy kärpäsiin, mutta siittiöt ovat kiinnittäneet myös nykyaikaisten tutkijoiden huomion, jotka yrittävät auttaa raskautta yrittäviä ihmisparia. Pitnickin havainnot voivat vahingossa auttaa tässä tehtävässä. "Monissa tapauksissa kyseessä on tietyn miehen ja naisen yhteensopivuusero, ja he eivät tiedä taustalla olevaa mekanismia", hän sanoo. "Siemennesteen ja naisen vuorovaikutusten ymmärtäminen voi varmasti valaista ymmärtää uusia hedelmättömyyden selityksiä ja mahdollisesti uusia ratkaisuja siihen."
Spermatutkimukset auttavat myös nopeuttamaan miesten ehkäisyvälineiden kehittämistä, kertoo Kansallisten terveysinstituuttien ehkäisytuotteiden tutkimusosaston päällikkö Daniel Johnston. Toistaiseksi tutkijat ovat kokeilleet kaikkea geeleistä pillereihin, mutta tehokas, luotettava miesten ehkäisymenetelmä on edelleen vaikeasti saavutettavissa. Johnstonin mukaan tutkijat kohtaavat edelleen peruskysymyksiä: mikä on sperma?
Siittiöiden solut vaihtelevat uskomattoman eläinkunnan välillä. Tämä yhden hedelmäkärpäsen siittiösolu voi saavuttaa useita senttimerejä pitkään, kun se puretaan. (Romano Dalla) "Meidän on todella ymmärrettävä, mitä siittiöistä muodostuu", sanoo Johnston, joka on työskennellyt kuvaamaan siittiöiden täydet proteiinipitoisuudet - tärkeä ensimmäinen askel ymmärtääksesi kuinka tehokkaita ehkäisyvälineitä suunnitellaan. "Kun ymmärrät tämän, voit potentiaalisesti alkaa ymmärtää, mitä meidän on estettävä."
Äskettäin yksityinen ryhmä nimeltään Miesten ehkäisyaloite aloitti kilpailun, jolla rahoitetaan yhtä innovatiivista ehkäisyä koskevaa tutkimushanketta. * Minnesotan yliopiston lääketieteellinen kemisti Gunda Georg on päässyt hedelmättömyystutkimuksen kilpailun ensimmäisen kierroksen läpi. -assosioituneet geenit hiirissä, joita voitaisiin lopulta käyttää urosten ehkäisypillereiden kehittämiseen.
Hänen nykyinen tutkimus auttaa määrittämään sopivia annostustasoja tällaisille lääkkeille ja arvioimaan mahdollisia sivuvaikutuksia. Loppujen lopuksi, "jos ihminen lopettaa pillerin ottamisen, hänen on palattava normaaliin tapaan", Georg sanoo.
Johnston on tyytyväinen tilaisuuteen tukea tämän tyyppistä tutkimusta NIH: ssä, sekä mielenkiinnon perusteella miesten ehkäisyvälineiden eteenpäin viemisessä että synnynnäisissä juonissa, jotka eivät ole päättäneet yli 25-vuotisen uransa. "Sperma on kiehtovaa, " sanoo Johnston. "Mikään ei ole heidän kaltainen."
Pitnick on luonnollisesti samaa mieltä. Hänen vanhempansa, jotka van Leeuwenhoekin kaltaiset tutkijat osoittivat alkuaikoina, hänen mukaansa, ovat hävinneet kentällä. "En usko, että nykyään on liian monta biologia, joilla on minkäänlaista epämukavuusastetta puhumalla näistä asioista", Pitnick sanoo. Ja hänelle henkilökohtaisesti? "Rakastan tätä biologiaa", hän sanoo. "Puhun kaikille siitä, jotka ovat valmiita kuuntelemaan."
Toimittajan huomautus, 7. kesäkuuta 2017: Tässä kappaleessa todettiin alun perin, että miesten ehkäisyaloite oli sijoitettu NIH: n alaisuuteen; se on yksityinen yritys.
