Cooperatividad Flagelar y Movimiento Colectivo en Espermatozoides
Autores: Simons, Julie; Rosenberger, Alexandra
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Cooperatividad Flagelar y Movimiento Colectivo en Espermatozoides
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Espermatozoides
Flagelos
Movimiento colectivo
Entornos fluidos tridimensionales
Acoplamiento hidrodinámico
Natación colectiva
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Los espermatozoides tienen estructuras delgadas conocidas como flagelos, cuyo movimiento debe ser regulado para alcanzar el óvulo para la fertilización. Se necesitan grandes cantidades de espermatozoides en este proceso y algunas especies tienen espermatozoides que exhiben movimiento colectivo o agregado al nadar en grupos. El propósito de este estudio es modelar el movimiento planar de los flagelos en grupos para explorar cómo puede surgir el movimiento colectivo en entornos fluidos tridimensionales. Utilizamos el método de Stokeslets regularizados y un modelo de curvatura preferida tridimensional para simular grupos de flagelos ondulantes, donde las formas de onda de los flagelos se modulan a través del acoplamiento hidrodinámico con otros flagelos y superficies. Encontramos que el movimiento colectivo de los flagelos nadadores libres es un fenómeno inestable en simulaciones a largo plazo, a menos que haya un mecanismo externo que mantenga a los flagelos cerca unos de otros. Sin embargo, hay evidencia de que la natación colectiva puede resultar en ganancias significativas en velocidad y eficiencia. Con la adición de la capacidad de los espermatozoides para unirse y nadar juntos como un grupo, las velocidades y eficiencias pueden aumentar aún más, lo que puede indicar por qué algunas especies han evolucionado mecanismos que permiten la natación colectiva y el comportamiento cooperativo en los espermatozoides.
Descripción
Los espermatozoides tienen estructuras delgadas conocidas como flagelos, cuyo movimiento debe ser regulado para alcanzar el óvulo para la fertilización. Se necesitan grandes cantidades de espermatozoides en este proceso y algunas especies tienen espermatozoides que exhiben movimiento colectivo o agregado al nadar en grupos. El propósito de este estudio es modelar el movimiento planar de los flagelos en grupos para explorar cómo puede surgir el movimiento colectivo en entornos fluidos tridimensionales. Utilizamos el método de Stokeslets regularizados y un modelo de curvatura preferida tridimensional para simular grupos de flagelos ondulantes, donde las formas de onda de los flagelos se modulan a través del acoplamiento hidrodinámico con otros flagelos y superficies. Encontramos que el movimiento colectivo de los flagelos nadadores libres es un fenómeno inestable en simulaciones a largo plazo, a menos que haya un mecanismo externo que mantenga a los flagelos cerca unos de otros. Sin embargo, hay evidencia de que la natación colectiva puede resultar en ganancias significativas en velocidad y eficiencia. Con la adición de la capacidad de los espermatozoides para unirse y nadar juntos como un grupo, las velocidades y eficiencias pueden aumentar aún más, lo que puede indicar por qué algunas especies han evolucionado mecanismos que permiten la natación colectiva y el comportamiento cooperativo en los espermatozoides.