Kuna mengi tusiyoyajua kuhusu jinsi mbegu za kiume zilivyo seli ya ajabu

Je, manii huogeleaje? Je, wao husafirije? Je, mbegu za kiume zimetengenezwa na nini?, BBC inategua kwa nini tunajua machache kuhusu kiini hiki cha ajabu.

Kwa kila mpigo wa moyo, mwanaume anaweza kutoa mbegu 1,000 na wakati wa kujamiiana, zaidi ya milioni 50 ya waogeleaji wajasiri walijipanga kurutubisha yai. Ni wachache tu wanaofika mahali pa mwisho, kabla ya mbegu moja kushinda mbio na kupenya yai.

Lakini mengi kuhusu safari hii kuu na wagunduzi wa hadubini wenyewe bado ni fumbo kwa sayansi.

"Mbegu inaogeleaje? Inapataje yai? Inarutubishaje yai?" anauliza Sarah Martins da Silva, msomaji wa kimatibabu wa endokrinolojia ya kisukari na baiolojia ya uzazi katika Chuo Kikuu cha Dundee nchini Uingereza.

Takribani miaka 350 tangu kugunduliwa kwa mbegu za kiume, mengi ya maswali haya yanabaki kuwa wazi kwa mjadala.

Kwa kutumia mbinu mpya zilizotengenezwa, wanasayansi sasa wanafuata manii wakati wa kuhama kwao - kutoka kwa genesis yao kwenye majaribio hadi kwenye utungisho wa yai katika mwili wa kike. Matokeo hayo yanaongoza kwa uvumbuzi mpya wa kutisha, kutoka kwa jinsi mbegu za kiume zinavyoogelea hadi mabadiliko makubwa ya kushangaza ambayo hutokea kwao wanapofika kwenye mwili wa kike.

Using newly developed methods, scientists are now following sperm on their migration – from their genesis in the testes all the way to the fertilisation of the egg in the female body. The results are leading to groundbreaking new discoveries, from how sperm really swim to the surprisingly big changes that occur to them when they reach the female body.

"Hakuna kiini kingine ndani ya mwili kinachobadilisha muundo wake, sura yake, kwa namna ya pekee" - Adam Watkins

"Mbegu za kiume ni 'tofauti sana' na seli nyingine zote duniani," anasema Martins da Silva. "Hazishughulikii nishati kwa njia sawa. Hazina aina sawa ya kimetaboliki ya seli na taratibu ambazo tungetarajia kupata katika seli nyingine zote."

Kwa sababu ya anuwai kubwa ya kazi zinazohitajika za spermatozoa, zinahitaji nishati zaidi kuliko seli nyingine.

Mbegu za ziada zinahitaji kunyumbulika, kuweza kukabiliana na dalili za kimazingira na mahitaji tofauti ya nishati wakati wa kumwaga mbegu na safari kwenye njia ya mwanamke, hadi wakati wa kutungishwa.

Mbegu za kiume pia ndio chembechembe pekee za binadamu zinazoweza kuishi nje ya mwili, Martins da Silva anaongeza.

"Kwa sababu hiyo, wana utaalamu wa kipekee." Hatahivyo, kwa sababu ya ukubwa wao seli hizi ndogo ni ngumu sana kuzitafiti, anasema. "Kuna mengi tunayojua kuhusu uzazi, lakini kuna kiasi kikubwa ambacho hatuelewi."

Swali moja la msingi ambalo halijajibiwa kwa karibu miaka 350 ya utafiti: mbegu ni nini hasa?

"Mbegu za kiume zimefungashwa vizuri sana," anasema Adam Watkins, profesa mshiriki katika fiziolojia ya uzazi na ukuaji katika Chuo Kikuu cha Nottingham nchini Uingereza.

"Kwa kawaida tulifikiria mbegu kama mfuko wa DNA kwenye mkia. Lakini kama tulivyoanza kutambua, ni seli changamano, kuna taarifa [nyingine] nyingi za kijeni humo."

Sayansi ya manii ilianza mwaka wa 1677, wakati mwanabiolojia wa Uholanzi Antoni van Leeuwenhoek alipochunguza moja ya darubini zake 500 za kujitengenezea nyumbani na kuona kile alichokiita "wanyama wa manii".

Alihitimisha mnamo 1683, kwamba haikuwa yai lililokuwa na mnyama mdogo na mwanadamu mzima, kama ilivyoaminika hapo awali, lakini mtu huyo anatoka "kutoka kwa mnyama katika mbegu ya kiume".

Kufikia 1685, alikuwa amehitimisha kwamba kila spermatozoon ina mtu mzima kamili na "nafsi hai" yake mwenyewe.

Takribani miaka 200 baadaye, mwaka wa 1869, Johannes Friedrich Miescher, daktari na mwanabiolojia wa Uswizi, alikuwa akichunguza chembechembe nyeupe za damu za binadamu zilizokusanywa kutoka kwenye usaha uliobaki kwenye bendeji za hospitali zilizochafuliwa alipogundua kile alichokiita "nuclein" ndani ya viini.

Neno "nucleini" baadaye lilibadilishwa kuwa "nucleic acid" na hatimaye kuwa "deoxyribonucleic acid" au "DNA".

Akiwa na lengo la kuendeleza masomo yake ya DNA, Miescher aligeukia manii kama chanzo chake.

Mbegu za salmoni, haswa, zilikuwa "chanzo bora na cha kupendeza zaidi cha nyenzo za nyuklia" kwa sababu ya viini vyake vikubwa. Alifanya kazi katika hali ya baridi kali, akiweka madirisha ya maabara wazi, ili kuepuka kuzorota kwa manii ya lax.

Mnamo 1874, aligundua sehemu ya msingi ya seli ya manii ambayo aliiita "protamine". Ilikuwa ni mtazamo wa kwanza wa protini zinazounda seli za manii. Ilichukua miaka mingine 150, hata hivyo, kwa wanasayansi kutambua yaliyomo ndani yake.

Wanasayansi wameanza kuelewa vyema ukuaji wa awali wa kiinitete, anaongeza, wanatambua kwamba manii haipitishi tu kromosomu za baba, lakini pia habari za epijenetiki, safu ya ziada ya habari inayoathiri jinsi na wakati jeni zinapaswa kutumika.

"Inaweza kuathiri sana jinsi kiinitete hukua na uwezekano wa njia ya maisha yote ya mtoto ambayo mbegu hizo huzalisha," anasema Watkins.

Seli za mbegu za kiume huanza kutengenezwa kuanzia balehe na kuendelea, zikitengenezwa kwenye mishipa ya korodani inayoitwa seminiferous tubules.

"Ukiangalia ndani ya korodani ambapo mbegu za kiume hutengenezwa, huanza kama seli ya duara inayofanana na kitu kingine chochote," anasema Watkins. "Kisha inapitia mabadiliko haya makubwa ambapo inakuwa kichwa na mkia. Hakuna seli nyingine ndani ya mwili inayobadilisha muundo wake, umbo lake, kwa namna ya pekee."

Inachukua takribani wiki tisa mbegu kufikia ukomavu ndani ya mwili wa mwanaume. Seli za manii ambazo hazijajazwa hatimaye hufa na kufyonzwa tena ndani ya mwili. Lakini kwa zenye bahati hutolewa na kisha tukio lisilo la kawaida huanza.

Baada ya kumwaga mbegu, kila moja ya seli hizi ndogo lazima zijisogee mbele (pamoja na washindani milioni 50) kwa kutumia viambatisho vyao vinavyofanana na mkia kuogelea kuelekea yai. Na ingawa unaweza kuwa umeona video nyingi za mbegu za kiluwiluwi zikiogelea huku na huko, kwa kweli wanasayansi ndio wanaanza tu kuelewa jinsi mbegu za kiume zinavyoogelea.

Kwa hiyo, sasa mbegu za kiume ziko kwenye mwendo. Husafiri kwenye njia ya seviksi, hadi kwenye tumbo la uzazi na juu ya oviducts, mirija ambayo mayai husafiri chini hadi kwenye tumbo la uzazi, inayojulikana kama mirija ya fallopian kwa wanawake, kutafuta yai. Lakini hapa tunapata pengo lingine katika ujuzi, kwa sababu wanasayansi hawaelewi kikamilifu jinsi manii hupata njia yake kuelekea kwenye yai.

Mara baada ya manii kupata yai, changamoto haijaisha. Yai limezungukwa na matabaka ya silaha mara tatu: corona radiata, safu ya seli; zona pellucida, mto unaofanana na jeli uliotengenezwa kwa protini; na hatimaye utando wa plasma yai.

Mbegu za kiume zinapaswa kupigana kupitia tabaka zote, kwa kutumia kemikali zilizomo kwenye akrosome yake, muundo unaofanana na kofia kwenye kichwa cha seli ya manii iliyo na vimeng'enya ambavyo huyeyusha matabaka ya seli ya yai. Hata hivyo, ni nini kinachochochea kutolewa kwa vimeng'enya hivi bado ni siri.