Sædcellen gør alt for at komme først

Teamwork, flere døgns svømning gennem fjendtligt terræn og håndtering af ætsende kemikalier. Det lyder som en mission for elitesoldater, men er rent faktisk jobbeskrivelsen for sædceller. De små krigere har spillet en afgørende rolle i milioner af års forplantning.

Teamwork, flere døgns svømning gennem fjendtligt terræn og håndtering af ætsende kemikalier. Det lyder som en mission for elitesoldater, men er rent faktisk jobbeskrivelsen for sædceller. De små krigere har spillet en afgørende rolle i milioner af års forplantning.

Shutterstock

Da en forskergruppe i 2014 med avancerede røntgenmaskiner undersøgte fossiler af muslingekrebs fra en hule i Australien, fik de sig lidt af en overraskelse.

De ca. en mm lange rejelignende skaldyr var så velbevarede, at forskerne kunne se opbygningen af kernen i dyrenes sædceller.

Hos de fleste dyr finder parringen først sted efter forskellige former for kurmageri. Men hos nogle dyr spilder hannerne ikke tid på forspil og afleverer deres sæd, uanset om hunnerne er interesserede eller ej.

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

Sylespids penis borer hul i hunnen

Hos væggelusen udføres parringen med en brutalitet, der i menneskenes verden ville medføre en længere fængselsstraf. Fænomenet kaldes traumatisk inseminering og udføres, ved at en han angriber en hun og gennemborer hendes ydre skelet på et tilfældigt sted med sit spydformede parringsorgan.

© POWER AND SYRED/SPL/Scanpix

Parringsorgan har skarpe pigge

Bønnebillernes parring har karakter af en temmelig brutal voldtægt. Hannernes parringsorgan er oversået med pigge, der er så spidse og skarpe, at hunnen under parringen får talrige indvendige skrammer og flænger.

© Shutterstock

Sæden nedbryder hunnens skind

Hos medlemmer af slægten Peripatopsis lægger hannen små pakker med sædceller på ryggen af hunnen. Sædpakkerne fremprovokerer en reaktion inde i hunnen, hvor grupper af særlige celler, såkaldte amøbocytter, samler sig under sædpakkerne og giver sig til at nedbryde hunnens skind vha. enzymer.

Detaljerne stod tydeligt frem, fordi sædcellerne er usædvanligt store hos muslingekrebs.

Sædceller er menneskekroppens mindste celler og måler få mikrometer, men hos nulevende arter af muslingekrebs kan de være op til en cm lange, altså ti gange længere end dyrets egen krop og 200 gange så lange som menneskers sædceller.

🏆 Rekordbog for sædceller

Hvor længe efter parringen kan sædceller befrugte et æg?

De australske sædceller er de ældste, der nogensinde er fundet, og stammer fra klippelag, som er mindst 16 mio. år gamle. Fossilerne vidner om, at sædceller uanset størrelse altid har spillet en vigtig rolle i formeringen hos levende væsner.

Selv planter har sædceller

Hos alle organismer med mere end et køn – nogle svampe har fx helt op til 36.000 forskellige køn – benyttes sædceller. I formeringens tjeneste begiver de små kønsceller sig ud på missioner, der er toptrænede elitesoldater værdige.

© shutterstock

Mestersvømmere og sprængstofeksperter

De bedst undersøgte sædceller kommer fra mennesker og viser, hvordan en standardsædcelle er opbygget. En typisk sædcelle består af tre sektioner:

Informationslageret

Hovedet indeholder genetisk information og er omgivet af akrosomet, en hættelignende blære, som indeholder enzymer.

Når sædcellen kommer i kontakt med en ægcelles solide cellemembran, aktiveres enzymerne. Som langsomtvirkende sprængstof prikker enzymerne hul i cellemembranen, så hovedet kan overføre den genetiske information.

Energidepotet

Midterstykket på sædcellen består af en tyk krave fyldt med mitokondrier. De leverer den energi, som sædcellen skal bruge for at kunne svømme.

Mitokondrierne får selv energi fra et højt indhold af fruktose (sukkerstoffer) i selve sædvæsken, som sædcellerne svømmer rundt i.

Motoren

Halen driver sædcellen fremad. Den pisker ikke fra side til side, men bevæger sig som en proptrækker. Teknikken er effektiv, og fx menneskesæd kan svømme 18 cm/t.

Det lyder ikke af meget, men da en sædcelle typisk kun er 0,005 mm lang, svarer farten til at løbe et maraton på fem kvarter – 45 min. hurtigere end verdensrekorden.

De skal svømme enorme distancer i noget, der mest af alt minder om tapetklister, og i omgivelser, der gør, hvad de kan, for at tage livet af dem.

Og lykkes det at nå frem til målet, møder de en mur så tyk, at de må bruge kraftige kemikalier for at bryde gennem.

Knoklearbejdet lyder usædvanligt besværligt og omstændeligt, men den barske udvælgelsesproces sikrer, at kun de bedste og mest hårdføre sædceller når frem til målet og får lov til at befrugte ægget.

Sædceller med et hoved, et midterstykke og en hale er de mest udbredte. Men en række dyr – og planter – har helt specielle sædceller.

© Shutterstock

De amerikanske opossummers sædceller afviger en del i forhold til andre pattedyrs. Først og fremmest ligner hovedet nærmest den ene ende af en sikkerhedsnål, og så har de to haler.

© Shutterstock

Den helt store variation inden for sædceller findes hos planterne. De har ofte ikke bare to, men mange haler kaldet flageller og specielle faconer. Især bregner har mange haler.

© Shutterstock

Padderokkers sædceller ligner dansere omgivet af et slør i konstant bevægelse. De svømmer ikke fremad som dyrs sædceller, men bevæger sig i bølgende spiraler drevet frem af de mange “arme”.

© Karen Renzaglia

Sæd hos levermosser har to lange haler og et meget stort hoved fyldt med kromosomer. Planters sæd indeholder mere genetisk information end dyrs.

© William P. Bond

Rundormenes sædceller har slet ingen haler. I stedet kravler de frem mod målet som amøber ved at udsende fingerlignende forlængelser og langsomt trække sig fremad.

Til trods for den besværlige vej er sædcellens formål meget enkelt. Den skal overføre den ene halvdel af den genetiske information, der skal til for at danne et nyt individ, til en ægcelle.

Overførslen skal ske i et vandigt miljø, uanset om det er frit i naturen – som når fx havdyr frigiver deres æg og sædceller i vandet – eller om det sker inde i en hun.

Det er derfor, stort set alle sædceller kan svømme.

🏆 Rekordbog for sædceller

Hvor hurtigt når sædcellerne frem til ægget?

Sæd er biologisk billigt

De første levende organismer på Jorden formerede sig formentlig ved simpel deling, og hvornår sædcellen egentlig blev udviklet, har forskerne ikke noget præcist bud på.

Men de er sikre på, at det er sket, længe før de 16 mio. år gamle australske muslingekrebs levede.

Da alt fra øgler til insekter og bløddyr benytter sig af sædceller, konkluderer forskerne, at sæd må være en meget gammel opfindelse.

© Shutterstock

Forkrøblet sæd forbavser forskere

De afrikanske nøgenrotter vender op og ned på alt, hvad biologerne ved om pattedyr.

De lever i samfund under jorden, der mest af alt minder om et myrebo, kan tåle en atmosfære fuld af kuldioxid og ammoniakdampe uden at besvime eller få ætset huden og lider tilsyneladende ikke af alderdomsskavanker – og selv deres sæd er mærkelig.

Hos andre dyr optræder der altid en vis mængde sædceller med større eller mindre skavanker, som gør, at de aldrig vil kunne befrugte et æg. Hos nøgenrotterne er stort set samtlige sædceller behæftet med fejl.

Sædcellernes vide udbredelse skyldes formentlig, at de er små og lette at producere i millionvis.

De er med andre ord “biologisk billige” og en simpel metode til at røre op i den genetiske information, så arterne bliver mere varierede og får bedre muligheder for at udvikle og sprede sig.

Med så mange sædceller i spil kan det ikke undgås, at enkelte er deforme eller på anden måde ufrugtbare.

Alle organismer har sædceller med flere hoveder, forkrøblede haler eller andre handicap, der mindsker deres evne til at bevæge sig eller gennembryde æggets cellevæg.

Men så længe de fejlproducerede sædceller kun udgør en brøkdel af den samlede mængde, går det ikke ud over organismens forplantningsevne.

🏆 Rekordbog for sædceller

Hvor mange sædceller leverer en han pr. gang?

Og det er ikke kun dyr, som benytter sædceller i formeringens tjeneste, men også planter som fx bregner og mosser. Alt som gror, lever og vokser er afhængige af sæd. Uden sædceller intet liv.