I mer än ett sekel har forskare diskuterat hur spermier simmar. Nu har ett team av matematiker och fysiker från University of Cambridge och andra institutioner tagit fram en matematisk formel som kastar ljus över detta mysterium.

Formeln, publicerad i tidskriften Physical Review Letters, visar att spermier simmar genom att skapa en piskliknande rörelse med svansen. Denna rörelse genereras av växelverkan mellan små hårstrån, kallade flimmerhår, på spermiernas svans med den omgivande vätskan.

Formeln förutsäger också hastigheten med vilken spermier simmar. Denna hastighet bestäms av längden på spermiernas svans, antalet flimmerhårar på svansen och vätskans viskositet.

Forskarna säger att deras formel kan hjälpa till att förbättra provrörsbefruktningstekniker, som är beroende av spermiers förmåga att simma för att nå ett ägg. Formeln kan också användas för att utveckla nya läkemedel för att behandla manlig infertilitet.

"Vi är väldigt exalterade över våra fynd", säger forskaren Dr. Raymond Goldstein. "Vi tror att denna formel kommer att ha en betydande inverkan på vår förståelse av spermiesimning och manlig infertilitet."

Hur formeln fungerar

Formeln som forskarna tagit fram är baserad på vätskedynamikens lagar. Dessa lagar beskriver hur vätskor, såsom vatten, flyter och interagerar med föremål.

Forskarna använde dessa lagar för att skapa en matematisk modell av en spermie som simmar i en vätska. Modellen tar hänsyn till formen på spermiernas svans, antalet cilia på svansen och vätskans viskositet.

Modellen förutspår att spermierna kommer att simma genom att skapa en piskliknande rörelse med svansen. Denna rörelse genereras av interaktionen mellan flimmerhåren och vätskan. Cilierna slår fram och tillbaka och skapar en kraft som driver spermierna framåt.

Formeln förutsäger också den hastighet med vilken spermierna kommer att simma. Denna hastighet bestäms av längden på spermiernas svans, antalet cilia på svansen och vätskans viskositet.

Konsekvenser för provrörsbefruktning och manlig infertilitet

Formeln som härleds av forskarna kan ha en betydande inverkan på in vitro fertilisering (IVF) tekniker. IVF är beroende av spermiers förmåga att simma för att nå ett ägg. Formeln kan hjälpa till att förbättra IVF-tekniker genom att förutsäga hastigheten med vilken spermier simmar och genom att identifiera faktorer som påverkar spermiesimning.

Formeln kan också användas för att utveckla nya läkemedel för att behandla manlig infertilitet. Manlig infertilitet är ett vanligt problem som drabbar upp till 15 % av par världen över. Formeln kan hjälpa till att identifiera nya mål för läkemedel som kan förbättra spermiers rörlighet och fertilitet.

"Vi tror att vår formel har potential att göra en verklig skillnad i livet för par som kämpar med infertilitet", säger Dr Goldstein.