Mehr als 300 Jahre, nachdem der niederländische Naturforscher Antonie van Leeuwenhoek beim Blick durch eines der frühesten Mikroskope festgestellt hatte, dass sich menschliches Sperma wie ein Schwanz darstellt, der "beim Schwimmen mit einer schlangenartigen Bewegung wie ein Aal im Wasser peitscht", hat nun ein internationales Wissenschafterteam herausgefunden, dass es sich dabei um eine optische Täuschung gehandelt hat. In Wahrheit läuft der Tanz des Spermas in 3D ab, berichtet die Gruppe im Fachblatt "Science Advances". Die Samenfäden rollen ähnlich einem "verspielten Otter, der sich korkenzieherartig durchs Wasser bewegt", erklärt Hermes Gadelha vom Department für Technische Mathematik und Experte für Fruchtbarkeitsmathematik an der Universität Bristol.

Symmetrie aus Asymmetrie

Leeuwenhoeks Beobachtungen seien eine optische Illusion gewesen. Den neuen Erkenntnissen zufolge schlängelt sich nur eine Seite des Schwanzes. Durch ein zweidimensionales Mikroskop sehen die schnellen und synchronisierten Drehbewegungen so aus, als bewege sich der Schwanz symmetrisch von Seite zu Seite.

"Menschliche Spermien haben herausgefunden, dass sich ihre einseitigen Schwimmbewegungen ausgleichen und sie vorwärts schwimmen, wenn sie sich rollen", erklärt Gadelha. Das otterartige Drehen ist jedoch komplex: So dreht sich der Spermienkopf zur gleichen Zeit, in der der Schwanz um die Schwimmrichtung rotiert. In der Physik wird dies als Präzession bezeichnet.

Die Spermien hätten ein mathematisches Rätsel in mikroskopischem Maßstab gelöst, indem sie Symmetrie aus Asymmetrie geschaffen hätten. Ihre Bewegung zu verstehen sei wesentlich, um künftig ungesunde Spermien erkennen zu können.

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Allerdings verwenden computergestützte Samenanalysesysteme, wie sie sowohl in Kliniken als auch für Forschungszwecke in der Reproduktionsmedizin verwendet werden, immer noch 2D-Ansichten, um die Spermienbewegung zu untersuchen. Daher seien sie wie Leeuwenhoeks erstes Mikroskop bei der Beurteilung der Samenqualität immer noch anfällig für diese Illusion der Symmetrie. Mit der 3D-Mikroskoptechnologie könnten die Geheimnisse der menschlichen Reproduktion entschlüsselt werden, betonen die Forscher.

"Bei mehr als der Hälfte der durch männliche Faktoren verursachten Unfruchtbarkeit ist das Verständnis des menschlichen Spermienschwanzes von grundlegender Bedeutung für die Entwicklung zukünftiger Diagnosewerkzeuge zur Identifizierung ungesunder Spermien", schildert Gadelha.

Verborgene Geheimnisse

"Das war eine unglaubliche Überraschung, und wir glauben, dass unser hochmodernes 3D-Mikroskop viele weitere bis dato verborgene Geheimnisse in der Natur enthüllen wird. Eines Tages wird diese Technologie für klinische Zentren verfügbar sein", stellt Gabriel Corkidi von der Universidad Nacional Autonoma in Mexico-Stadt in Aussicht.