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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Lockruf der Eizelle: Wie Spermien ihr Ziel finden |
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| | | Wie findet ein Spermium die Eizelle? Auf diese Frage haben deutsche Forscher neue Antworten gefunden. Sie beobachteten, was geschieht, wenn ein Spermium mit dem "Lockstoff" der Eizelle in Kontakt kommt. |
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Die Biophysiker des Forschungszentrums Jülich fanden unter anderem heraus, dass schon ein einziges Lockstoff-Molekül ausreicht, um die Signalkette in Spermien in Gang zu setzen.
Eine ähnlich hohe Empfindlichkeit ist bislang nur von Sehzellen bekannt, die durch ein einziges Lichtquant erregt werden können. Die Ergebnisse wurden im Fachmagazin "Nature Cell Biology" veröffentlicht.
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"Signal flow and motor response controling chemotaxis of sperm"
Der Artikel "The signal flow and motor response controling chemotaxis of sea urchin sperm" ist erschienen im Fachmagazin "Nature Cell Biology", Bd. 5, Nr. 2, Seiten 109 - 117 (Februar 2003; doi:10.1038/ncb915). |
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 Abstract in "Nature Cell Biology" |
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Der chemische "Lockruf" der Eizelle |
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Eizellen setzen chemische "Lockstoffe" frei, um Spermien anzulocken. Die Spermien orientieren sich an diesem so genannten Lockstoffgradienten, der die Eizelle umgibt - und sind so in der Lage, die Eizelle aufzuspüren.
Die Steuerung des Schwimmverhaltens von Spermien durch einen chemischen Reiz - "Chemotaxis" - beobachtet man bei einfachen Meerestieren bis hin zum Menschen. Bisher konnte man aber erst nach mehreren Sekunden beobachten, wie Spermien auf den chemischen Lockstoff der Eizelle reagieren.
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Beobachtungen der ersten Millisekunden |
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Doch was geschieht unmittelbar in den ersten Millisekunden? Die Arbeitsgruppe um Benjamin Kaupp und Ingo Weyand konnte mit neuen Techniken verfolgen, wie der chemische Reiz in Spermien verarbeitet wird.
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Trick: Peptid wird erst durch UV-Blitz aktiv |
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Dazu werden Spermien einer Seeigel-Art mit dem Lockstoff gemischt. Dieses Peptid wurde chemisch so verändert, dass es erst durch einen UV-Blitz seine Wirkung entfaltet.
Mit diesem Trick können die Wissenschaftler den Zeitpunkt bestimmen, ab dem die Spermien dem Lockstoff ausgesetzt sind. Das Peptid bindet an ein Rezeptorprotein auf der Oberfläche der Spermien, wodurch in den Spermien ein Botenstoff synthetisiert wird.
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Botenstoff-Konzentration steigt schnell an |
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Die Wissenschaftler fanden heraus, dass die Konzentration des Botenstoffs sehr schnell ansteigt, nachdem die Spermien mit dem Lockstoff gereizt wurden. Dieser bewirkt demnach, dass sich ein Ionenkanal öffnet und Calciumionen in das Innere des Spermiums strömen.
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Änderung der Schwimmbewegungen |
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In Abwesenheit des Lockstoffs schlägt der Spermien-Schwanz regelmäßig und treibt die Zelle auf einer spiralförmigen Schwimmbahn vorwärts. Unter einem Mikroskop verfolgten die Forscher, wie die Spermien bei Berührung mit dem Lockstoff ihre Schwimmbewegung ändern:
Nachdem das Calcium in die Zelle eingeströmt ist, schlägt der Spermien-Schwanz asymmetrischer, und die Spermien führen Wendemanöver durch. Letztlich sammeln sich die Spermien an der Lockstoff-Quelle.
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Möglicher Ansatz für neue Verhütungsmethode |
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Erst wenn man die zellulären Signalwege genau versteht, kann man in den Prozess eingreifen, meinen die Jülicher Forscher. So könnte eine gezielte Blockade der Signalkette im Spermium zu einer Methode der Empfängnisverhütung beim Mann führen.
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Mehr zu diesem Thema in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
