înainte ca știința să poată arunca lumină asupra reproducerii umane, majoritatea oamenilor au crezut că viața nouă a apărut prin generarea spontană din materie non-vie. Asta a schimbat un smidgen la mijlocul secolului al 17-lea, când filozofii naturali au putut (abia) să vadă ovulul feminin, sau oul, cu ochiul liber. Ei au teoretizat că toată viața a fost născută în momentul creației divine; o persoană a existat în interiorul celeilalte în ouăle unei femei, ca păpușile cuibăritoare rusești. Această viziune a reproducerii, numită preformare, se potrivea bine clasei conducătoare. „Punând linii în interiorul celuilalt”, notează biologul și scriitorul portughez Clara Pinto-Correia în ovarul Evei (1997), „preformarea ar putea funcționa ca o doctrină antidemocratică” corectă din punct de vedere politic”, legitimând implicit sistemul dinastic – și, desigur, filosofii naturali de frunte ai revoluției științifice cu siguranță nu erau servitori.’

s-ar putea crede că, pe măsură ce știința a progresat, ar zdrobi teoria păpușii rusești prin lentila sa biologică lucidă. Dar nu tocmai asta s – a întâmplat-în schimb, când microscopul a permis în cele din urmă cercetătorilor să vadă nu doar ouă, ci și spermă, teoria preformației s-a transformat într-o nouă, și mai patriarhală îngâmfare politică: acum, filozofi susținuți și unii studenți ai reproducerii, oul era doar un recipient pasiv care aștepta ca sperma viguroasă să sosească pentru a declanșa dezvoltarea. Și sperma? Capul fiecăruia conținea o mică ființă umană preformată – un homunculus, mai exact. Matematicianul și fizicianul olandez Nicolaas Hartsoeker, inventatorul microscopului cu șurub, și-a desenat imaginea homunculului când sperma a devenit vizibilă pentru prima dată în 1695. Nu a văzut de fapt un homunculus în capul spermei, a recunoscut Hartsoeker la acea vreme, dar s-a convins că este acolo.

microscoapele mai puternice au retrogradat în cele din urmă homunculul la coșul de gunoi al istoriei – dar în unele privințe nu s-au schimbat prea multe. În special, moștenirea homunculului supraviețuiește în noțiunea încăpățânată persistentă a ovulului ca participant pasiv la fertilizare, așteptând sperma activă să înoate printr-o furtună de grindină de provocări pentru a perpetua viața. Este de înțeles – deși nefericit-că un public laic ar putea adopta aceste paradigme și metafore eronate, sexiste. Dar și biologii și medicii sunt vinovați.în anul relativ recent al anului 1991, mult timp după ce o mare parte din știința reală a fost pusă în piatră, Antropologul american Emily Martin, acum la Universitatea din New York, a descris ceea ce ea a numit un ‘basm științific’ – o imagine a ovulelor și a spermei care sugerează că ‘procesele biologice feminine sunt mai puțin demne decât contra-părțile lor masculine’ și că ‘femeile sunt mai puțin demne decât bărbații’. Ovarul, de exemplu, este descris cu un stoc limitat de ouă de început epuizate pe parcursul unei vieți, în timp ce testiculele se spune că produc spermă nouă pe tot parcursul vieții. Producția de ovule umane este de obicei descrisă ca fiind risipitoare, deoarece, din 300.000 de celule starter de ovule prezente la pubertate, doar 400 de ovule mature vor fi eliberate vreodată; totuși, acest adjectiv este rar folosit pentru a descrie producția pe viață a unui om de peste 2 trilioane de spermatozoizi. Indiferent dacă este în presa populară sau științifică, împerecherea umană este de obicei descrisă ca un eveniment gigantic de înot maraton în care cel mai rapid și mai adaptat spermatozoid câștigă premiul fertilizării ovulului. Dacă această narațiune ar fi doar o reținere prejudiciabilă din trecutul nostru sexist – o fantezie masculină ofensivă bazată pe știință incorectă – asta ar fi destul de rău, dar continuarea buy-in-ului la informații părtinitoare împiedică tratamentele cruciale de fertilitate atât pentru bărbați, cât și pentru femei.

pentru a înțelege cum am ajuns aici, un tur prin istorie poate ajuta. Înțelegerea științifică a celulelor sexuale și a procesului de concepție umană este o dezvoltare relativ recentă. Un ou, cea mai mare celulă dintr-un corp uman, este abia vizibil cu ochiul liber și cam la fel de mare ca perioada care încheie această propoziție. Deci, cea mai mică celulă a corpului uman, un spermatozoid, este complet invizibilă pentru ochiul liber.

Sperma a fost necunoscută științei până în 1677, când omul de știință Amator olandez Antonie van Leeuwenhoek a observat pentru prima dată sperma umană la microscop. În același timp, s-a realizat că ovarul uman a produs ouă, deși abia în 1827 biologul German Karl Ernst von Baer a raportat pentru prima dată observații reale ale ouălor umane și ale altor mamifere.

după descoperirea spermei de către van Leeuwenhoek, a durat încă un secol până când cineva și-a dat seama că este nevoie de ele pentru a fertiliza ovulele. Această revelație a venit în anii 1760, când preotul Italian și omul de știință natural Lazzaro Spallanzani, experimentând pe broaște masculine purtând pantaloni tafta strâmți, a demonstrat că ouăle nu se vor transforma în mormoloci decât dacă sperma ar fi vărsată în apa din jur. În mod bizar, până când Spallanzani și – a anunțat descoperirile, s – a crezut pe scară largă-chiar și de van Leeuwenhoek de câțiva ani-că spermatozoizii erau mici paraziți care trăiau în sperma umană. Abia în 1876, zoologul German Oscar Hertwig a demonstrat fuziunea spermei și a ouălor în arici de mare.în cele din urmă, microscoapele puternice au arătat că un ejaculat uman mediu, cu un volum de aproximativ jumătate de linguriță, conține aproximativ 250 de milioane de spermatozoizi. Dar o întrebare cheie rămâne fără răspuns: ‘de ce atât de mulți? De fapt, studiile arată că ratele de sarcină tind să scadă odată ce ejacularea unui bărbat conține mai puțin de 100 de milioane de spermatozoizi.

în mod clar, atunci, aproape jumătate din sperma dintr-un ejaculat uman mediu este necesară pentru fertilitatea normală. O explicație favorizată pentru acest lucru este concurența spermei, care rezultă din acea noțiune macho-masculină de spermă care se grăbește să se fertilizeze – adesea cu afirmația adăugată că ar putea fi implicați mai mulți bărbați. Ca într-o loterie, cu cât cumpărați mai multe bilete, cu atât este mai probabil să câștigați. Selecția naturală, se gândește, conduce numărul de spermatozoizi la cer într-un fel de cursă a înarmărilor pentru premiul de fertilizare.

Exemple izbitoare de concurență a spermei abundă într-adevăr în regnul animal. Rudele noastre cele mai apropiate, cimpanzeii, trăiesc în unități sociale care conțin mai mulți bărbați adulți care se angajează în mod regulat în împerechere promiscuă; femelele la rândul lor sunt împerecheate de mai mulți bărbați. Numeroase caracteristici, cum ar fi testiculele vizibil mari, reflectă un nivel deosebit de ridicat al producției de spermă la astfel de specii de mamifere. În plus față de testiculele mari, acestea au o producție rapidă de spermă, un număr mare de spermatozoizi, medii mari de spermatozoizi (care conțin numeroase mitocondrii generatoare de energie pentru propulsie), în special conducte musculare care conduc sperma, vezicule seminale mari și glande de prostată și un număr mare de celule albe din sânge (pentru a neutraliza agenții patogeni cu transmitere sexuală). Veziculele și glanda prostatică produc împreună lichid seminal, care se poate coagula pentru a forma un dop în vagin, blocând temporar accesul altor bărbați.

opinia populară și chiar mulți oameni de știință perpetuează același scenariu de spermă pentru oameni, dar dovezile indică o direcție diferită. De fapt, în ciuda diferitelor afirmații îngrozitoare contrare, nu există dovezi convingătoare că bărbații sunt adaptați biologic pentru concurența spermei. Povestea abundenței spermei la cimpanzeii care se împerechează promiscuu contrastează cu ceea ce vedem la diverse alte primate, inclusiv la oameni. Multe primate trăiesc în grupuri cu un singur mascul reproducător, nu au concurență directă și au testicule deosebit de mici. În toate comparațiile relevante, oamenii apar ca fiind asemănători cu primatele care trăiesc în grupuri single-masculine – inclusiv familia nucleară tipică. Testiculele umane de mărimea nucilor sunt doar o treime din mărimea testiculelor cimpanzeilor, care sunt la fel de mari ouă de pui. Mai mult, în timp ce cimpanzeul ejaculat conține remarcabil de puțini spermatozoizi anormali din punct de vedere fizic, materialul seminal uman conține o proporție mare de duds. Controalele de calitate asupra ejaculatului uman au fost aparent relaxate în absența concurenței directe a spermei.

trecerea spermatozoizilor este mai mult ca o cursă de obstacole militare provocatoare decât o cursă standard de înot

pentru speciile care nu sunt expuse în mod regulat concurenței directe a spermatozoizilor, singura explicație alternativă promițătoare pentru numărul mare de spermatozoizi se referă la variația genetică. În câteva lucrări rar citate publicate în urmă cu mai bine de patru decenii, biologul Jack Cohen de la Universitatea din Birmingham din Marea Britanie a remarcat o asociere între numărul de spermatozoizi și generarea de copii cromozomiale în timpul producției de spermă. În timpul meiozei, tipul special de diviziune celulară care produce celule sexuale, perechi de cromozomi schimbă bucăți de material prin trecere. Ceea ce a descoperit Cohen este că, între specii, numărul de spermatozoizi crește în tandem cu numărul de încrucișări în timpul producției lor. Trecerea peste crește variația, materia primă esențială pentru selecția naturală. Gândiți-vă la producția de spermă ca la un fel de loterie în care sunt tipărite suficiente bilete (spermă) pentru a se potrivi cu numerele disponibile (diferite combinații genetice).

alte descoperiri zboară și în fața scenariului popular. De exemplu, majoritatea spermatozoizilor de mamifere nu înoată de fapt pe întregul tract feminin, ci sunt transportați pasiv parțial sau în cea mai mare parte a drumului prin pomparea și mișcarea uterului și a oviductelor. În mod uluitor, sperma mamiferelor mai mici tind să fie mai lungă în medie decât sperma mamiferelor mai mari – un spermatozoid de șoarece este mai lung decât sperma unei balene. Dar chiar dacă acestea ar fi echivalente ca mărime, înotul până la un ou devine mai mult o întindere cu cât o specie devine mai mare. Într – adevăr, ar putea fi fezabil pentru un spermatozoid de șoarece să înoate până la ovul-dar este destul de imposibil pentru un spermatozoid de balenă albastră și mai mic să înoate de 100 de ori mai sus pe tractul feminin fără ajutor. Dovezi convingătoare au arătat în schimb că sperma umană este transportată pasiv pe distanțe considerabile în timp ce călătorește prin uter și în sus oviductele. Atât de mult pentru Sperma de curse în stil olimpic!

de fapt, din cele 250 de milioane de spermatozoizi din ejaculatul uman mediu, doar câteva sute ajung de fapt la locul de fertilizare ridicat în oviduct. Trecerea spermei pe tractul feminin este mai mult ca un curs de obstacole militare extrem de provocator decât o cursă standard de înot în stil sprint. Numărul de spermatozoizi este diminuat progresiv pe măsură ce migrează pe tractul feminin, astfel încât mai puțin de unul dintr-un milion din ejaculatul inițial va înconjura ovulul în momentul fertilizării. Orice spermatozoid cu anomalii fizice este eliminat progresiv pe parcurs, dar supraviețuitorii care înconjoară ovulul sunt un eșantion aleatoriu de spermă intactă.

multe spermatozoizi nu ajung nici măcar în gâtul uterului (colul uterin). Condițiile acide din vagin sunt ostile și sperma nu supraviețuiește acolo mult timp. Trecând prin colul uterin, mulți spermatozoizi care scapă de vagin devin prinși în mucus. Orice cu deformări fizice sunt prinse. Mai mult, sute de mii de spermatozoizi migrează în canale laterale, numite cripte, unde pot fi depozitate timp de câteva zile. Relativ puțini spermatozoizi călătoresc direct prin cavitatea uterului, iar numerele sunt reduse în continuare în timpul intrării în oviduct. Odată ajunși în oviduct, spermatozoizii sunt legați temporar de suprafața interioară și doar unii sunt eliberați și lăsați să se apropie de ou.

împingând ideea că sperma fertilizantă este un fel de campion olimpic a ascuns faptul că un ejaculat poate conține prea mulți spermatozoizi. Dacă spermatozoizii înconjoară ovulul în număr excesiv, pericolul fertilizării cu mai mult de unul (polispermie) apare cu rezultate catastrofale. Polispermia apare ocazional la om, mai ales atunci când tații au un număr foarte mare de spermatozoizi. În cel mai comun rezultat în care doi spermatozoizi fertilizează un ovul, celulele embrionului rezultat conțin 69 de cromozomi în loc de 46 obișnuiți. Acest lucru este întotdeauna fatal, de obicei ducând la avort spontan. Deși unele persoane supraviețuiesc până la naștere, ele expiră întotdeauna la scurt timp după aceea. Deoarece polispermia are de obicei un rezultat fatal, evoluția a condus în mod evident la o serie de obstacole în tractul reproductiv feminin care limitează strict numărul de spermatozoizi permis să înconjoare un ovul.Polispermia are implicații practice pentru reproducerea asistată în cazurile de fertilitate compromisă sau infertilitate. De exemplu, procedura standard inițială de introducere a materialului seminal în vagin pentru inseminare artificială a fost înlocuită cu injecție directă în uter (inseminare intrauterină sau IUI). Introducerea directă a materialului seminal în uter ocolește reducerea numărului de spermatozoizi care apare în mod normal în colul uterin, unde mucusul elimină sperma anormală fizic. Analizele datelor clinice au arătat că depunerea a 20 de milioane de spermatozoizi în uter (mai puțin de 10 din numărul ejaculatului mediu) este suficientă pentru a atinge o rată de sarcină de rutină.

numărul spermatozoizilor devine și mai important atunci când vine vorba de fertilizarea in vitro (FIV), cu expunerea directă a unui ovul la sperma dintr-un vas de sticlă. Acest lucru ocolește fiecare dintre filtrele naturale dintre vagin și ou. În dezvoltarea timpurie a FIV, tendința generală a fost de a folosi mult prea mulți spermatozoizi. Acest lucru a reflectat obiectivul inteligibil de a maximiza succesul fertilizării, dar a ignorat procesele naturale. Numărul mare de spermatozoizi între 50.000 și 0,5 milioane a scăzut din ce în ce mai mult rata de succes. Ratele optime de fertilizare au fost obținute cu doar 25.000 de spermatozoizi în jurul unui ovul. Atât IUI, cât și FIV pot crește riscul de polispermie și probabilitatea de avort spontan.

fertilizarea umană este o loterie gigantică cu 250 de milioane de bilete: pentru sperma sănătoasă, este norocul extragerii

posibilitatea polispermiei aruncă o nouă lumină asupra evoluției numărului de spermatozoizi. Discuțiile despre concurența spermatozoizilor se concentrează în general exclusiv pe maximizarea numărului de spermatozoizi, dar – așa cum este obișnuit în biologie – este implicat un fel de compromis. În timp ce selecția naturală poate duce la creșterea producției de spermă dacă bărbații sunt în concurență directă, aceasta va favoriza, de asemenea, mecanismele din tractul feminin care constrâng numărul de spermatozoizi în jurul ovulului. La primatele care se împerechează promiscuu, cum ar fi cimpanzeii, creșterea lungimii oviductului la femele compensează creșterea producției de spermă de către bărbați. Acest lucru limitează probabil numărul de spermatozoizi care se apropie de ovul. De asemenea, arată că rolul femeii în fertilizare nu este în niciun caz atât de pasiv pe cât se presupune adesea.

ideea înrădăcinată că ‘cel mai bun spermatozoid câștigă’ a provocat diverse sugestii că are loc un fel de selecție, dar este dificil să ne imaginăm cum s-ar putea întâmpla acest lucru. ADN-ul dintr-un cap de spermă este strâns legat și practic cristalin, deci cum ar putea fi detectate proprietățile sale din exterior? Experimentele pe șoareci indică, de exemplu, că nu există nicio selecție în funcție de faptul dacă un spermatozoid conține un cromozom Y determinant masculin sau un cromozom X determinant feminin. Se pare mult mai probabil ca fertilizarea umană să fie o loterie gigantică cu 250 de milioane de bilete, în care – pentru sperma sănătoasă – fertilizarea cu succes este în esență norocul extragerii.

alte caracteristici enigmatice ale spermei așteaptă, de asemenea, explicații. De mult timp se știe, de exemplu, că materialul seminal uman conține o proporție mare de spermatozoizi anormali din punct de vedere structural, cu defecte evidente, cum ar fi cozile duble sau capetele mici. Ipoteza spermatozoizilor kamikaze a propus ca acești spermatozoizi dud să servească de fapt funcții diferite în competiție, cum ar fi blocarea sau chiar uciderea spermatozoizilor de la alți bărbați. Cu toate acestea, acest lucru a fost discreditat efectiv de atunci.

ideea înrădăcinată că sperma umană, odată ejaculată, se angajează într-o cursă frenetică pentru a ajunge la ovul a umbrit complet povestea reală a reproducerii, inclusiv dovezi că mulți spermatozoizi nu se îndreaptă spre ovul, ci sunt depozitați mai multe zile înainte de a continua. A fost mult timp acceptat ca fapt stabilit că sperma umană supraviețuiește doar două zile în tractul genital al unei femei. Cu toate acestea, de la mijlocul anilor 1970, dovezile crescânde au arătat că sperma umană poate supraviețui intactă timp de cel puțin cinci zile. O perioadă extinsă de supraviețuire a spermei este acum acceptată pe scară largă și ar putea dura până la 10 zile sau mai mult.

alte mituri abundă. S-au scris multe despre mucusul produs de colul uterin uman. În așa-numitele metode naturale de control al nașterii, consistența mucusului care emană din colul uterin a fost utilizată ca indicator cheie. Aproape de ovulație, mucusul cervical este subțire și are o textură apoasă, alunecoasă. Dar s-a raportat puțin prețios în ceea ce privește asocierea dintre mucus și depozitarea spermei în colul uterin. S-a stabilit clar că spermatozoizii sunt depozitați în criptele din care curge mucusul. Dar cunoștințele noastre despre procesul implicat sunt limitate în mod regretabil la un singur studiu raportat în 1980 de ginecologul Vaclav Insler și colegii de la Universitatea Tel Aviv din Israel.în acest studiu, 25 de femei s-au oferit voluntar să fie inseminate artificial cu o zi înainte de îndepărtarea chirurgicală programată a uterului (histerectomie). Apoi, Insler și echipa sa au examinat microscopic sperma stocată în cripte în secțiuni seriale ale colului uterin. În termen de două ore de la inseminare, sperma a colonizat întreaga lungime a colului uterin. Dimensiunea criptei a fost foarte variabilă, iar sperma a fost stocată în principal în cele mai mari. Insler și colegii au calculat numărul de cripte care conțin spermă și densitatea spermei pe criptă. La unele femei, până la 200.000 de spermatozoizi au fost depozitați în criptele cervicale.

Insler și colegii săi au raportat, de asemenea, că sperma vie a fost găsită efectiv în mucusul cervical până în a noua zi după inseminare. Rezumând dovezile disponibile, ei au sugerat că, după inseminare, colul uterin servește ca rezervor de spermă din care spermatozoizii viabili sunt eliberați treptat pentru a-și face drum în oviduct. Această constatare dramatică a fost citată pe scară largă, dar în mare parte ignorată și nu a existat niciodată un studiu de urmărire.

mutațiile se acumulează de patru ori mai repede în spermatozoizi decât în ovule, astfel încât materialul seminal de la bătrâni este încărcat de riscuri

în manualul său Conception in the human Female (1980)-mai mult de 1.000 de pagini în lungime – Sir Robert Edwards, beneficiar al Premiului Nobel pentru dezvoltarea FIV din 2010, a menționat criptele cervicale într – o singură propoziție. De atunci, mulți alți autori au menționat depozitarea spermei în acele cripte cervicale la fel de scurt. Cu toate acestea, depozitarea spermei, cu eliberare treptată, are implicații majore pentru reproducerea umană. În mod crucial, noțiunea larg răspândită a unei ferestre fertile restricționate în ciclul menstrual depinde de înțelepciunea acceptată de mult timp că sperma supraviețuiește doar la două zile după inseminare. Supraviețuirea spermatozoizilor poate timp de 10 zile sau mai mult erodează radical baza așa-numitelor metode naturale de control al nașterii prin evitarea concepției. Depozitarea spermei este, de asemenea, direct relevantă pentru încercările de tratare a infertilității.

o altă concepție greșită periculoasă este mitul potrivit căruia bărbații păstrează fertilitatea deplină până la bătrânețe, contrastând puternic cu încetarea bruscă a fertilității observată la femeile aflate la menopauză. Dovezi abundente arată că, la bărbați, Numărul de spermatozoizi și calitatea scad odată cu creșterea vârstei. Mai mult, s-a descoperit recent că mutațiile se acumulează de aproximativ patru ori mai repede în spermă decât în ouă, astfel încât materialul seminal de la bătrâni este de fapt încărcat de risc.

s-a scris mult despre faptul că în societățile industrializate vârsta la prima naștere crește la femei, însoțită de creșterea lentă a problemelor de reproducere. O soluție propusă este procedura extrem de invazivă și foarte costisitoare de conservare a fertilității în care ouăle sunt recoltate de la femei tinere pentru a fi utilizate mai târziu în viață. Cu toate acestea, creșterea problemelor de reproducere cu bărbații în vârstă, în special acumularea mai rapidă a mutațiilor spermatozoizilor, au trecut în mare parte nemenționate. O modalitate foarte eficientă și mult mai puțin costisitoare și invazivă de reducere a problemelor de reproducere pentru cuplurile în vârstă ar fi cu siguranță depozitarea probelor de spermă de la tineri pentru a fi utilizate mai târziu în viață. Acesta este doar unul dintre beneficiile care trebuie obținute din mai puțin sexism și cunoștințe mai fiabile în domeniul reproducerii umane.

în zilele noastre, povestea homunculusului lui Hartsoeker ar putea părea învăluită în ceața timpului, menționată doar ca o ilustrare distractivă a gafelor din explorarea timpurie a celulelor sexuale umane. Dar influența sa, împreună cu părtinirea macho-masculină care a dat naștere, a trăit într-o formă mai subtilă printre stereotipurile culturale care influențează întrebările pe care le punem despre Biologia reproducerii.