Spermien gör allt för att komma först

Arbeta i team, simma i fientliga miljöer och hantera frätande kemikalier. Det låter som ett uppdrag för elitsoldater, men är faktiskt arbetsbeskrivningen för sädesceller. De små krigarna har spelat en avgörande roll för fortplantningen under många miljoner år.

Arbeta i team, simma i fientliga miljöer och hantera frätande kemikalier. Det låter som ett uppdrag för elitsoldater, men är faktiskt arbetsbeskrivningen för sädesceller. De små krigarna har spelat en avgörande roll för fortplantningen under många miljoner år.

Shutterstock

När en forskargrupp 2014 med avancerade röntgenmaskiner undersökte fossil av musselkräftor i en grotta i Australien fick man sig en överraskning.

De cirka en millimeter långa, räkliknande skaldjuren var så välbevarade att forskarna kunde se uppbyggnaden av kärnan i djurens sädesceller.

De flesta djur parar sig först efter olika former av uppvaktning. Men en del hanar spiller ingen tid på förspel utan levererar sin sädesvätska utan hänsyn till om honan är intresserad eller inte.

© R. Ignell, Swe.Univ. of Agri. Sci. & SPL/Scanpix

Sylvass penis spetsar honan

Vägglusen utför sin parning med en brutalitet som i människornas värld skulle medföra ett längre fängelsestraff. Fenomenet kallas traumatisk inseminering och går till så att en hane anfaller en hona och genomborrar hennes exoskelett på ett slumpmässigt ställe med sitt spjutformade parningsorgan.

© POWER AND SYRED/SPL/Scanpix

Parningsorgan med vassa piggar

Bönvivlarnas parningsakt påminner om en tämligen brutal våldtäkt. Hanarnas parningsorgan är täckt med piggar som är så vassa och spetsiga att honan under parningen får talrika inre skador.

© Shutterstock

Sperma bryter ned honans hud

Hos medlemmar av släkten Peripatopsis lägger hanen små paket med sädesceller på honans rygg. Spermapaketen framkallar en reaktion inne i honan där grupper av speciella celler, så kallade amöbocyter, samlas under spermapaketen och börjar bryta ned honans hud med hjälp av enzymer

Detaljerna syntes tydligt eftersom musselkräftor har ovanligt stora sädesceller.

Sädesceller är människokroppens minsta celler och är bara några mikrometer, men hos dagens arter av musselkräftor kan de vara upp till en centimeter långa, alltså tio gånger längre än djurets egen kropp och 200 gånger så långa som människans sädesceller.

🏆 Rekordbok för sädesceller

Hur länge efter parningen kan sädesceller befrukta ett ägg?

Sädescellerna i Australien är de äldsta som påträffats, och är från ett berglager som är minst 16 miljoner år gammalt. Fossilen vittnar om att sädesceller oavsett storlek alltid har spelat en viktig roll i alla levande varelsers fortplantning.

Även växter har sädesceller

Hos alla organismer med mer än ett kön – vissa svampar kan ha så många som 36 000 olika kön – används sädesceller. I fortplantningens tjänst beger sig de små cellerna ut på uppdrag som är värdiga topptränade elitsoldater.

© shutterstock

Mästersimmara och sprängämnesexperter

De mest undersökta sädescellerna är människans och här ser du hur en standardspermie är uppbyggd. Den typiska sädescellen består av tre sektioner:

Informationslagret

Huvudet innehåller genetisk information och är omgiven av akrosom, en hjälmliknande bubbla som innehåller enzymer. Enzymerna aktivieras när sädescellen kommer i kontakt med en äggcells solida cellmembran.

Som långsamt verkande sprängämne slår enzymerna hål på cellmembranet så att huvudet kan överföra den genetiska informationen

Energidepån

Sädescellens mittdel består av en tjock krage fylld med mitokondrier. De levererar den energi som sädescellen behöver för att kunna simma.

Mitokondrierna får sin energi från ett högt innehåll av fruktos (sockerämnen) i själva sädesvätskan som sädescellerna simmar runt i.

Motorn

Svansen driver sädescellen framåt. Inte från sida till sida utan genom att röra sig som en korkskruv. Tekniken är så effektiv att människans sädesceller kan simma i 18 centimeter per timme.

Det låter inte mycket men eftersom sädescellen bara är 0,005 millimeter är det som att springa ett helt maraton på bara en timme och en kvart.

De ska simma enorma sträckor i något som påminner om tapetklister, och i miljöer som gör allt de kan för att ta kål på dem.

Och om de lyckas nå sitt mål möter de en mur så tjock att de måste använda starka kemikalier för att bryta igenom.

Det låter som ett mycket omständligt arbete, men den tuffa urvalsprocessen säkerställer att bara de bästa och tuffaste sädescellerna når fram till målet och får lov att befrukta ägget.

Sädesceller med ett huvud, en mittsektion och en svans är vanli- gast. Men många djur – och växter – har mycket speciella sädesceller.

© Shutterstock

Den amerikanska opossumens sädesceller skiljer sig en del från andra däggdjurs. Först och främst ser huvudet mest ut som ena änden av en säkerhetsnål och så har de två svansar.

© Shutterstock

Störst variation bland sädesceller finns hos växter. De har ofta inte bara två svansar utan många så kallade flageller och särskilda former. Speciellt ormbunkar har många svansar.

© Shutterstock

Fräkens sädes- celler liknar dansare omgivna av en slöja i konstant rörelse. De simmar inte framåt som djurs sädesceller utan rör sig i vågliknande spiraler och drivs fram av de många ”armarna”.

© Karen Renzaglia

Levermossors sädesceller har två långa svansar och ett stort huvud fyllt med kromosomer. Växter har mer genetisk information i sädescellerna än djur.

© William P. Bond

Rundmaskarnas sädesceller har ingen svans dmalls. I stället kryper de fram mot målet som amöbor genom att skicka ut fingerliknande extremiteter och långsamt dra sig framåt.

Trots den besvärliga vägen är sädescellens syfte mycket enkelt. Den ska överföra ena halvan av den genetiska information som behövs för att skapa en ny individ, till en äggcell.

Överföringen ska ske i en fuktig miljö, oavsett om det är fritt i naturen – som när havsdjur släpper ut sina ägg och sädesceller i vattnet – eller om det sker inne i en hona.

Det är anledningen till att nästan alla sädesceller kan simma.

🏆 Rekordbok för sädesceller

Hur snabbt når sädescellerna fram tilll ägget?

Sperma är biologiskt billigt

De första levande organismerna på jorden fortplantade sig sannolikt genom celldelning och när sädescellen egentligen utvecklades vet forskarna inte säkert.

Men de är säkra på att det hände långt innan de 16 miljoner år gamla musselkräftorna levde i Australien.

Eftersom allt från ödlor till insekter och blötdjur använder sig av sädesceller har forskarna dragit slutsatsen att sädesceller måste vara en mycket gammal företeelse.

© Shutterstock

Skröplig spermie förbryllar forskare

De afrikanska nakenråttorna förbryllar biologer som forskar om däggdjur.

De lever i underjordiska samhällen som påminner om en myrstack, kan tåla en atmosfär full av koldioxid och ammoniakångor utan att svimma eller få hudproblem och lider till synes inte av några åldersskavanker – trots att de har mycket märkliga sädesceller.

Hos andra djur finns alltid en viss mängd sädesceller med större eller mindre skavanker som gör att djuren aldrig kan befrukta något ägg. I princip alla nakenråttornas sädesceller har defekter.

Sädescellernas stora utbredning beror troligen på att de är små och lätta att producera i miljontals.

De är med andra ord ”biologiskt billiga” och en enkel metod för att röra om i den genetiska informationen så att arterna blir mer varierade och får bättre möjligheter att utvecklas och sprida sig.

Med så många sädesceller går det inte att undvika att några är deformerade eller på annat sätt ofruktbara.

Alla organismer har sädesceller med flera huvuden, förkrympta svansar eller andra handikapp som gör det svårare för dem att röra sig eller bryta igenom äggets cellvägg.

Men så länge de defekta sädescellerna bara utgör en bråkdel av det totala antalet stör det inte organismens fortplantningsförmåga.

🏆 Rekordbok för sädesceller

Hur många sädesceller levererar en hane per gång?

Det är inte bara djur som fortplantar sig med sädesceller, det gör även växter som ormbunkar och mossor. Allt som växer och lever är beroende av sädesceller. Utan sädesceller inget liv.