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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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