Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Spermien - Teamarbeit der Musterknaben

11.07.2005


Mehrere tausend Spermien bilden ein selbst-organisiertes Muster. Hierbei schwimmen je etwa 10 Spermien umeinander (Bilder C-E) - ähnlich wie ein Strudel (Vortex), was im Zeitmittel als Ring erscheint (Bild F). Auf größeren Längenskalen führt das zu einer dichten, nahezu hexagonalen Anordnung vieler solcher Strudel (Vortices): Bild A: Einzelbild - die weißen Punkte entsprechen den Köpfen der Spermien; Bild B: Zeitmittel von A analog zu Bild F. Der Kontrast von A,B bzw. C-F ist invertiert. Bild: Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik


Dresdner Max-Planck-Forscher haben entdeckt, dass sich männliche Keimzellen zu sechseckigen Mustern anordnen können


Viele Muster in der Natur entstehen aufgrund chemischer Signale zwischen Zellen. Forscher der Arbeitsgruppe von Jonathon Howard am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik berichten jetzt über eine Musterbildung durch hydrodynamische Interaktionen. Bei der Untersuchung von Seeigel-Spermien stellten sie fest, dass sich diese bei ausreichender Konzentration in symmetrischen Mustern organisieren können: Dann schwimmen jeweils etwa zehn Spermien umeinander und bilden eine Art kreisrunden Strudel (Vortex). Viele dieser Strudel zusammen ordnen sich dann wiederum in sechseckigen Formationen an. Diese Beobachtung zeigt, dass sich Spermien oder ähnlich geartete biologische Organellen, wie etwa Flimmerhärchen in der Lunge, in wahrer Teamarbeit ab einem kritischen Punkt zu dynamischen Mustern arrangieren und damit effektiver ihre Funktion erfüllen können. Die Musterbildung geschieht in Selbstorganisation, ohne chemische Signale, und wird nur durch hydrodynamische Interaktionen vermittelt. Noch stehen diese Erkenntnisse im Kontext der Grundlagenforschung, doch könnten sie von Bedeutung für die Medizin sein, etwa im Fall von Unfruchtbarkeit oder bei Asthma (Science, 8. Juli 2005).

Die Schwänzchen von Spermien arbeiten wie Flimmerhärchen: Interne biomolekulare Motoren sind so fein aufeinander abgestimmt, dass eine wohl koordinierte Schlagbewegung des Schwanzes das Spermium ins Schwimmen versetzt und fortbewegt. Das Forscherteam um Jonathon Howard untersucht speziell die Spermien von Seeigeln und machte dabei nun einen überraschenden Befund: Ab einer bestimmten Dichte, etwa 2.500 Spermien pro Quadratmillimeter, organisieren sich die umherschwimmenden Keimzellen auf einer glatten Oberfläche zu kleinen Strudeln. "Dass wir auf diese Muster gestoßen sind, war eine riesige Überraschung", so Ingmar Riedel, Doktorand im Forschungslabor von Howard, "denn immerhin werden Spermien seit mehr als hundert Jahren eingehend erforscht, doch dieses Muster hat bisher niemand bemerkt."


Die Dresdner Forscher unterlegten ihre Beobachtungen mit einem theoretischen Modell und konnten damit sogar die Kraft der hydrodynamischen Interaktion zwischen den einzelnen Spermien errechnen: Sie liegt bei ungefähr 0,03 Pikonewton. Diese Kraft reicht aus, um eine Koordination der Keimzellen zu ermöglichen und großflächige Musterformationen zu erstellen. Erstaunlich ist dabei vor allem, dass keinerlei chemische Signale nötig sind, damit sich die Samenfäden zu diesen Mustern selbst organisieren.

Originalveröffentlichung:

Ingmar H. Riedel, Karsten Kruse, Jonathon Howard
A Self-Organized Vortex Array of Hydrodynamically Entrained Sperm Cells
Science, July 8, 2005

Dr. Andreas Trepte | idw
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de
http://www.mpi-cbg.de

Weitere Berichte zu: Interaktion Keimzellen Spermien Teamarbeit

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Hessische Rarität bedroht - Lanzettblättrige Glockenblume als eigene und bedrohte Art identifiziert
01.03.2017 | Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseen

nachricht Umprogrammierte Blutgefäße erleichtern Krebsausbreitung
01.03.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Forscher ahmen molekulares Gedränge nach

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen Bedingungen nun erstmals in künstlichen Vesikeln naturgetreu simulieren. Die Erkenntnisse helfen der Weiterentwicklung von Nanoreaktoren und künstlichen Organellen, berichten die Forscher in der Fachzeitschrift «Small».

Enzyme verhalten sich im geräumigen Reagenzglas anders als im molekularen Gedränge einer lebenden Zelle. Chemiker der Universität Basel konnten diese engen...

Im Focus: Researchers Imitate Molecular Crowding in Cells

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to simulate these confined natural conditions in artificial vesicles for the first time. As reported in the academic journal Small, the results are offering better insight into the development of nanoreactors and artificial organelles.

Enzymes behave differently in a test tube compared with the molecular scrum of a living cell. Chemists from the University of Basel have now been able to...

Im Focus: Mit Künstlicher Intelligenz das Gehirn verstehen

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas über den Schaltplan des Gehirns bekannt.

Wie entsteht Bewusstsein? Die Antwort auf diese Frage, so vermuten Forscher, steckt in den Verbindungen zwischen den Nervenzellen. Leider ist jedoch kaum etwas...

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungen

Nebennierentumoren: Radioaktiv markierte Substanzen vermeiden unnötige Operationen

28.02.2017 | Veranstaltungen

350 Onlineforscher_innen treffen sich zur Fachkonferenz General Online Research an der HTW Berlin

28.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

„Microbiology and Infection“ – deutschlandweit größte Fachkonferenz 5.-8. März in Würzburg

01.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

CeBIT 2017: Automatisiertes Fahren: Sicheres Navigieren im Baustellenbereich

01.03.2017 | CeBIT 2017

Hybrid-Speicher mit Marktpotenzial: Batterie-Produktion goes Industrie 4.0

01.03.2017 | Energie und Elektrotechnik