A tatuagem de Scott Pitnick não é exatamente sutil. O enorme esperma em preto-e-branco torce e espirra seu antebraço direito, parecendo se enterrar dentro e fora de sua pele antes de emergir em uma cabeça do tamanho de um punho em seu bíceps. Tampouco é o biólogo da Universidade de Syracuse reservado sobre sua arte corporal incomum, que uma vez fez uma aparição em uma montagem de notáveis tatuagens cientificas publicada no The Guardian .
Para Pitnick, sua intrincada tinta reflete sua profunda fascinação pela “inacreditável biologia única” do esperma. Considere, ele diz, que os espermatozóides são as únicas células do corpo destinadas a serem lançadas em um ambiente estranho - um feito que requer mudanças físicas dramáticas. eles viajam dos testículos para o trato reprodutivo da mulher.
Conteúdo Relacionado
- Os primeiros mamíferos mantiveram a calma com os testículos descendentes
- Por que cientistas enviaram espermatozoides de camundongos para a Estação Espacial Internacional
- Agora você pode medir a fertilidade masculina com um aplicativo para smartphone
- Gel Contraceptivo Chamado de "DIU Para Homens" Faz Através dos Julgamentos dos Macacos
"Nenhuma outra célula faz isso", diz Pitnick, que estuda esperma há mais de 20 anos. "Eles têm essa autonomia."
Em seu laboratório, Pitnick engenheiros os chefes de esperma de mosca da fruta para brilhar um fantasma vermelho e verde para que ele possa observá-los movendo-se através do aparelho reprodutivo feminino mosca dissecada. Ele espera que seu trabalho ajude a revelar como o esperma se comporta dentro dos corpos femininos, uma área de pesquisa que ainda está em sua infância relativa. Esses tipos de inovações poderiam um dia explicar a grande diversidade de forma e tamanho de espermatozóides em todo o reino animal. Além disso, eles poderiam ajudar os pesquisadores a desenvolver tratamentos de infertilidade humana, bem como contraceptivos masculinos mais eficazes.
"Nós entendemos quase nada sobre a função do esperma, o que os espermatozóides fazem", diz Pitnick. Muitas das respostas a esses desconhecidos provavelmente se escondem na outra metade do quebra-cabeça do esperma: corpos femininos.
Isso pode ser uma decepção para os corajosos biólogos que primeiro olharam os espermatozóides em toda a sua glória nos séculos XVII e XVIII, usando o então revolucionário microscópio. Esses primeiros cientistas espermistas tiveram que responder às perguntas mais básicas, por exemplo: os animais vivos são espermatozóides? Eles são parasitas? E cada espermatozóide contém um pequeno adulto humano pré-formado enrolado no interior? (Nós vamos chegar a esse mais tarde.)
As primeiras observações microscópicas de Leeuwenhoek de esperma de coelho (figs. 1-4) e esperma de cão (figs. 5-8). (Wikimedia Commons) A pessoa com a duvidosa honra de ser o primeiro a estudar espermatozóides em detalhes foi Anton van Leeuwenhoek, um holandês que desenvolveu o microscópio composto inicial. Van Leeuwenhoek usou pela primeira vez sua nova ferramenta para examinar assuntos mais castos, como ferrões de abelha, piolhos humanos e água do lago em meados da década de 1670.
Colegas pediram-lhe para virar as lentes para o sêmen. Mas ele temia que fosse indecente escrever sobre sêmen e intercurso, e assim ele parou. Finalmente, em 1677, ele cedeu. Examinando sua própria ejaculação, ele foi imediatamente atingido pelos pequenos "animálculos" que ele encontrou se contorcendo por dentro.
Hesitante em até mesmo compartilhar suas descobertas com os colegas - quanto mais conseguir um tatuador em seu braço - van Leeuwenhoek escreveu hesitantemente à Royal Society of London sobre sua descoberta em 1677. “ Se o seu senhorio deve considerar que essas observações podem enojar ou escandalizar o erudito, Peço sinceramente a sua senhoria para considerá-los como privados e para publicá-los ou destruí-los como seu senhorio julgar adequado . ”
Seu senhorio (também conhecido como o presidente da Royal Society) optou por publicar as descobertas de van Leeuwenhoek na revista Philosophical Transactions em 1678 - gerando assim o novo campo da biologia do esperma.
É difícil exagerar o quanto essas vírgulas microscópicas se tornariam misteriosas para os cientistas na época. Antes da descoberta desses "animálculos", as teorias de como os seres humanos faziam mais humanos variavam amplamente, diz Bob Montgomerie, um biólogo que estuda a reprodução animal na Queen's University, no Canadá. Por exemplo, alguns acreditavam que o vapor emitido pelo macho ejaculado de alguma forma estimulava as fêmeas a produzir bebês, enquanto outros acreditavam que os homens realmente faziam bebês e os transferiam para as fêmeas para incubação.
"Você pode imaginar o quão difícil é quando você não tem idéia do que está acontecendo", diz Montgomerie. Ou seja: sem ser capaz de ver espermatozóides e óvulos, esses cientistas estavam apenas tirando teorias do nada.
No século XVII, muitos pesquisadores acreditavam que cada espermatozóide continha um humano minúsculo, completamente pré-formado, como ilustrado neste esboço de 1695 de Nicolaas Hartsoeker. (Wikimedia Commons) Mesmo depois que van Leeuwenhoek descobriu o esperma em 1677, cerca de 200 anos se passaram antes que os cientistas concordassem sobre como os humanos se formaram. Dois campos primários de pensamento surgiram ao longo do caminho: por um lado, os "preformacionistas" acreditavam que cada espermatozóide - ou cada óvulo, dependendo de quem você perguntasse - continha um humano minúsculo, completamente pré-formado. Sob essa teoria, o óvulo - ou espermatozóide - simplesmente forneceu um local para o desenvolvimento ocorrer.
Por outro lado, os "epigenesistas" argumentavam que tanto os machos quanto as fêmeas contribuíam com material para formar um novo organismo, embora não tivessem certeza de quem contribuiu exatamente com o quê. Descobertas por todo o século XVIII ofereceram mais evidências para esse argumento, incluindo a descoberta em 1759 de que os pintinhos desenvolvem órgãos de forma incremental. (Montgomerie observa isso no livro Sperm Biology: An Evolutionary Perspective, editado por colegas incluindo Pitnick.)
Com melhorias no microscópio, pesquisadores do meio do século XIX observaram o desenvolvimento embrionário dentro de ovos de ouriço-do-mar, que são convenientemente transparentes. Essas observações continuaram a refutar o conceito de pré-formação e permitiram que os pesquisadores começassem a perguntar como o espermatozóide e o óvulo trabalham juntos para criar novos organismos.
A pesquisa de esperma também esclarece outros sistemas do corpo. Na década de 1960, os pesquisadores identificaram a proteína dineína, responsável pelo movimento dos espermatozóides. "Acontece que a mesma proteína motora é responsável por todos os tipos de processos que ocorrem nas células", diz Charles Lindemann, professor emérito da Universidade de Oakland, em Michigan, que estudou a motilidade dos espermatozóides. Hoje sabemos que a dineína está envolvida no movimento de estruturas celulares microscópicas como cílios e flagelos, que são essenciais para muitas funções corporais.
Ainda assim, o progresso inicial na pesquisa de fertilidade demorou a decolar. Simplesmente não existiam muitos cientistas trabalhando na época, muito menos espermatozóides, diz Montgomerie. Ele estima que havia apenas algumas dezenas de pessoas pesquisando esperma na época; em comparação, cerca de 400.000 cientistas estudam o câncer hoje. "Havia algumas pessoas fazendo isso, mas talvez não o suficiente", diz Montgomerie.
Pitnick acrescenta que os primeiros pesquisadores que estudaram os espermatozóides podem não ter apreciado completamente o papel do sistema reprodutivo feminino na equação da fertilidade - um descuido que poderia explicar por que essa área ainda é um mistério hoje em dia. "Parte disso é um preconceito masculino na biologia para pensar que a mulher não é uma parte importante da história, e isso remonta à biologia do espermatozoide para toda essa idéia de pré-formação", diz Pitnick.
No lado mais técnico, observar o movimento do esperma dentro da fêmea é logisticamente muito desafiador. Como Pitnick aponta, é muito difícil conseguir uma câmera dentro de um aparelho reprodutor feminino.
Esse é o gênio por trás de seu esperma de mosca brilhante de frutas e a capacidade de monitorá-los em tempo real. O vídeo acima mostra o trato reprodutivo removido de uma mosca-das-frutas, que Pitnick manteve intacta em uma solução salina. Quando estava viva, aquela fêmea era acasalada com um macho verde-espermatozóide e depois se acasalou alguns dias depois com um macho vermelho-espermatozóide. Apenas as cabeças do esperma são marcadas com a proteína fluorescente, de modo que as caudas do esperma não podem ser vistas.
Com esse tipo de tecnologia, Pitnick pode entender por que existe tanta variedade na forma e no tamanho dos espermatozóides. Por exemplo, o esperma brilhante que ele estuda tem caudas enormes que chegam a atingir 6 centímetros de comprimento quando desenroladas - aproximadamente o comprimento do seu dedo mindinho e o mais longo conhecido no reino animal. Ele passou décadas tentando entender por que uma mosca evoluiria dessa maneira e finalmente se concentrou no trato reprodutivo feminino como fonte de sua resposta.
Enquanto Pitnick se concentra em moscas, os espermatozóides também capturaram a atenção dos cientistas modernos que tentam ajudar os casais humanos que tentam engravidar. As descobertas de Pitnick poderiam inadvertidamente ajudar nessa tarefa. “Em muitos casos, é uma diferença de compatibilidade entre um macho e uma fêmea específicos, e eles não conhecem o mecanismo subjacente”, diz ele. "Compreender as interações entre espermatozóides e fêmeas pode certamente lançar luz sobre a compreensão de novas explicações para a infertilidade e possivelmente novas soluções para isso".
A pesquisa básica de esperma também ajudará a acelerar o progresso no desenvolvimento de contraceptivos masculinos, diz Daniel Johnston, chefe do Departamento de Pesquisa de Contracepção dos Institutos Nacionais de Saúde. Até agora, os pesquisadores tentaram de tudo, de géis a pílulas, mas um controle de natalidade masculino efetivo e confiável permanece indefinido. Johnston diz que os cientistas ainda enfrentam as questões mais básicas: o que é esperma de qualquer maneira?
Os espermatozóides variam incrivelmente em todo o reino animal. Este único espermatozoide da mosca da fruta pode alcançar vários centímetros de comprimento quando unfurled. (Romano Dalla) "Precisamos realmente entender o que compõe um esperma", diz Johnston, que trabalhou para descrever o conteúdo completo de proteína do esperma - um primeiro passo importante para entender como projetar contraceptivos eficazes. "Quando você entende isso, você pode potencialmente começar a entender o que precisamos inibir."
Recentemente, um grupo privado chamado Iniciativa Anticoncepcional Masculina lançou uma competição que financiará um projeto inovador de pesquisa sobre contraceptivos. * Gunda Georg, uma química medicinal da Universidade de Minnesota, conseguiu passar da primeira rodada do concurso por sua pesquisa sobre infertilidade. Genes associados em camundongos que poderiam ser usados para desenvolver uma pílula anticoncepcional masculina.
Sua pesquisa atual ajuda a determinar os níveis de dosagem apropriados para tais produtos farmacêuticos e avaliar possíveis efeitos colaterais. Afinal, "se um homem pára de tomar a pílula, ele precisa voltar ao normal", diz Georg.
Johnston tem o prazer de ter a oportunidade de apoiar este tipo de pesquisa no NIH, tanto por interesse em avançar com os contraceptivos masculinos, mas também por uma intriga fundamental no esperma que não parou em sua carreira de 25 anos. "O esperma é fascinante", diz Johnston. "Não há nada como eles."
Pitnick, naturalmente, concorda. A timidez que cientistas como van Leeuwenhoek demonstraram nos primeiros dias, diz ele, diminuiu no campo. "Eu não acho que há muitos biólogos hoje que têm qualquer nível de desconforto falando sobre essas coisas", diz Pitnick. E para ele pessoalmente? "Eu amo essa biologia", diz ele. "Eu vou falar com alguém sobre isso que está disposto a ouvir."
Nota do Editor, 7 de junho de 2017: Esta peça originalmente declarava que a Iniciativa Anticoncepcional Masculina foi abrigada sob o NIH; é um esforço privado.
