Destinazione uovo: solo gli spermatozoi buoni nuotatori ce la fanno

Un recente studio dimostra che, nel diamante mandarino (Taeniopygia guttata), gli spermatozoi che raggiungono l’uovo sono caratterizzati da proporzioni particolari, con coda lunga e testa piccola

Come noto, negli animali a fecondazione interna come gli uccelli e i mammiferi, solo una piccola parte degli spermatozoi rilasciati nell’apparato femminile raggiungono l’uovo. Gli spermatozoi morfologicamente anomali non riescono ad attraversare l’ovidotto, ma questo non basta a giustificare l’entità della riduzione, pari al 99%; si ritiene perciò che anche quelli di forma normale subiscano qualche sottile tipo di selezione, che consentirebbe la fecondazione solo ai più adatti.

Studi effettuati in vitro hanno mostrato l’esistenza di variazioni nelle caratteristiche morfologiche degli spermatozoi, permettendo di individuare nell’eiaculato sottopopolazioni fenotipicamente distinte; tuttavia, non era chiaro come queste differenze influissero poi sulla capacità delle diverse popolazioni di raggiungere l’uovo in vivo. Le ricerche sono rese difficoltose dalla scarsità dello sperma che raggiunge il sito di fecondazione, e dalla difficoltà di localizzarlo.

Per questi motivi è conveniente compiere lo studio sugli uccelli, il cui sperma, oltre a essere prodotto in quantità proporzionalmente maggiore rispetto ai mammiferi, viene intrappolato, dopo la fecondazione, nella membrana vitellina esterna del tuorlo; che costituisce così un ottimo punto di accesso, non invasivo, allo sperma che ha superato l’ovidotto. Questi spermatozoi “selezionati” vengono confrontati con quelli trovati nelle feci del maschio, che hanno composizione generica (la presenza di spermatozoi nelle feci è dovuta al fatto che, nella maggior parte degli uccelli, il maschio emette lo sperma dalla cloaca).

La Taeniopygia guttata, comunemente nota col nome di diamante mandarino, è una specie frequentemente utilizzata in queste ricerche, giacché esiste una elevata variabilità naturale nella lunghezza degli spermatozoi prodotti dai diversi maschi. Mentre un precedente studio aveva suggerito che ci fosse un vantaggio competitivo per i maschi di diamante mandarino in grado di produrre spermatozoi più lunghi, una successiva ricerca ha mostrato come un’eccessiva lunghezza ostacolasse la velocità di movimento. Un recente studio dell’Università di Sheffield pubblicato su Biology Letters, compiuto sulla stessa specie, supporta infine l’idea che la questione sia più complessa: lo spermatozoo di successo non sarebbe il più lungo, ma quello dotato di proporzioni tali da farne il “nuotatore” più efficiente.

La ricerca mostra innanzitutto, com’era prevedibile, che la variabilità di tutti i tratti morfologici presi in esame appare inferiore nel gruppo degli spermatozoi che hanno superato la selezione dell’ovidotto, rispetto a quelli non selezionati. I risultati mostrano una tendenza alla coda più lunga, ma non differenze rilevanti nella lunghezza totale dello spermatozoo; mentre è senz’altro significativa a livello statistico la presenza di una testa di minor dimensione. La motilità degli spermatozoi con questa morfologia è infatti ridotta dall’attrito, che è influenzato dalle dimensioni della testa; se più corta offre una minore area di contatto con il mezzo, diminuendo così la resistenza viscosa.

Particolarmente interessanti sono i risultati relativi alle dimensioni reciproche della parte iniziale del flagello dello spermatozoo, detto segmento intermedio, e il resto della coda. La lunghezza di tale segmento è la caratteristica che presenta la maggior variabilità prima della selezione e la minor variabilità dopo, con gli spermatozoi “ottimali” dotati di segmento intermedio e coda con lunghezze simili. Si è ipotizzato che segmenti intermedi più lunghi possano conferire maggior stabilità allo spermatozoo, riducendo l’effetto delle oscillazioni della coda che potrebbero ostacolare la propulsione.

Questi tratti morfologici garantiscono migliori prestazioni: maggior spinta dovuta alla lunghezza della coda, più stabilità grazie alla lunghezza del segmento intermedio e minor attrito in virtù della testa corta. Tale insieme caratterizza il buon nuotatore e ne fa il candidato ideale per raggiungere e fecondare l’uovo, sfuggendo, grazie alla maggior velocità, agli attacchi del sistema immunitario dell’ovidotto.

Gli scienziati ritengono che una miglior comprensione dei fattori che influenzano il successo fecondativo negli altri animali potrebbe aprire nuove vie alle ricerche sulla fertilità umana.


Riferimenti
Hemmings, C. Bennison, T. R. Birkhead. Intra-ejaculate sperm selection in female zebra finches. Biology Letters, 2016; 12 (6): 20160220 DOI: 10.1098/rsbl.2016.0220

Immagine: Zebra finch (Kilayla Pilon) licenza CC-BY 2.0