“`html

Spermin Gizemli Dünyası: Döllenmeye Giden Yolculuk

Bir erkeğin her kalp atışında, yaklaşık olarak bin sperm üretilir. Cinsel ilişki sırasında ise, 50 milyondan fazla bu küçük “yüzücü”, yumurtayı fethetmek için kıyasıya bir mücadele içine girer. Ancak bu uzun ve zorlu yolculuğu sadece birkaç sperm başarıyla tamamlayabilir. Nihayetinde yalnızca bir sperm, bu zorlu yarışın galibi olarak yumurtanın içine girme şansına sahip olur.

Fakat bu epik yolculuk ve spermin kendisi, bilim camiası için hala birçok bilinmeyeni barındırıyor. İskoçya’nın Dundee Üniversitesi’nde üreme biyolojisi üzerine çalışan uzman Sarah Martins da Silva, “Sperm nasıl yüzer? Yumurtayı nasıl keşfeder? Döllenmeyi nasıl gerçekleştirebilir?” diye merak ediyor.

Sperm araştırmalarının üzerinden yaklaşık 350 yıl geçmiş olmasına rağmen, bu sorular hâlâ net bir cevap bulabilmiş değil.

Son dönemde geliştirilen yeni tekniklerle bilim insanları, sperm hücrelerinin testislerde oluşumunu ve kadının vücudundaki yumurtanın döllenmesine kadar olan süreci takip edebiliyorlar.

Bu çalışmalar, spermin aslında nasıl yüzdüğünden, kadın vücudunda geçirdiği önemli değişimlere kadar birçok çığır açıcı bilgi sunuyor.

Martins da Silva, “Sperm, ya da spermatozoa, dünyadaki diğer hücrelerden ‘son derece farklıdır’” diye belirtiyor.

“Enerjiyi kullanma biçimleri de diğer hücrelerden oldukça farklıdır. Diğer hücrelerde bulunmasından beklediğimiz hücresel metabolizma ve fonksiyonlardan yoksundurlar.”

Bununla birlikte, spermatozoa diğer hücrelere göre daha karmaşık bir enerji ihtiyacına sahiptir. Ejakülasyon sırasında ve kadın üreme sistemindeki yolculukları boyunca değişen çevresel sinyallere adapte olabilmeleri adına esnek bir yapı sergilemeleri gerekmektedir.

Martins da Silva, spermin insan vücudu dışında canlı kalabilen tek hücre olduğunu da sözlerine ekliyor. “Bu yüzden oldukça özel bir yapıya sahiptirler.”

Ancak bu minik hücrelerin incelenmesi oldukça zordur.

“Üreme konusunda birçok bilgiye sahibiz ama hâlâ anlamadığımız çok şey var.”

Spermin Tanımında Bir Soru İşareti

Spermin doğasına dair temel bir soru, 350 yıl süren araştırmalara rağmen netleşmemiştir: Sperm tam olarak nedir?

Nottingham Üniversitesi’nde üreme ve gelişim fiziolojisi alanında öğretim üyeliği yapan Doç. Dr. Adam Watkins, “Sperm oldukça iyi organize edilmiş bir hücredir,” diyor ve ekliyor:

“Spermi genellikle sadece kuyruğu olan bir DNA torbası olarak düşünüyorduk. Ancak artık bunun oldukça karmaşık bir yapı olduğunu fark ediyoruz. İçinde çok daha fazla genetik bilgi bulunduruyor.”

Spermin bilimsel keşfi, Hollandalı mikrobiyolog Antoni van Leeuwenhoek’un 1677 yılında 500 el yapımı mikroskobundan biriyle “meni hayvancıkları” keşfetmesiyle başladı. 1683’te, minik insan embriyosunun yumurtada değil, erkeğin “hayvancık benzeri tohumunda” bulunduğunu fark etti. 1685’te ise her bir spermatozoonun kendi “canlı ruhuyla” birlikte tam bir insan olduğunu belirtti.

Neredeyse iki yüzyıl sonra, 1869’da İsviçreli hekim ve biyolog Johannes Friedrich Miescher, çekirdeklerde “nüklein” adında bir madde keşfetti; bu daha sonra “nükleik asit” ve nihayetinde “deoksiribonükleik asit” yani DNA olarak tanımlandı.

Miescher, DNA üzerinde daha fazla bilgi edinmek için sperm hücrelerine yöneldi. Özellikle somon spermi, büyük çekirdekleri sayesinde mükemmel bir araştırma kaynağıydı.

1874’te sperm hücresinin temel bileşeni olan “protamin” maddesini tanımladı. Bu, sperm hücresini oluşturan proteinler hakkında ilk bilgi alınan andı. Yine de, spermin tam protein içeriğinin belirlenmesi tam 150 yıl aldı.

O zamandan bu yana spermle ilgili bilgilerimiz büyük ölçüde arttı. Ancak, Watkins’in ifadesiyle, hâlâ birçok bilinmeyen var.

Bilim insanları, erken embriyo gelişimini daha iyi anlamaya başladıkça, spermin yalnızca babanın kromozomlarını değil, aynı zamanda genlerin nasıl ve ne zaman aktive olacağını etkileyen epigenetik bilgileri de taşıdığını keşfettiler.

Watkins’e göre bu durum, embriyonun gelişimini ve hatta doğacak bireyin gelecekteki yaşamını etkileyebilir.

Sperm hücreleri ergenlik döneminde testislerdeki seminifer tübüllerde üretilmeye başlanır. Watkins, “Testislerin içinde sperm üretimi yuvarlak bir hücreyle başlar ve bu hücre başka herhangi bir hücreye benzer,” diyor.

“Zamanla, baş kısmı ve kuyruğuyla sperm şekli alır. Vücuttaki başka hiçbir hücre, böyle bir sıradışı değişim süreci geçirmez.”

Spermin erkek vücudundaki olgunlaşma süreci yaklaşık dokuz hafta sürer. Boşaltılmayan sperm hücreleri nihayetinde ölür ve vücut tarafından emilir. Ancak şanslı olanlar ejakülasyon yoluyla dışarı atılır ve böylece yolculukları başlar.

Spermin Yolculuğu

Ejakülasyondan sonra, bu küçük hücrelerin her biri, 50 milyon rakibiyle birlikte yumurtaya doğru kuyruklarını kullanarak yüzmeye başlar. Ancak, tadpole benzeri bu yüzüş görüntülerine rağmen, bilim insanları spermin gerçekten nasıl hareket ettiğini anlamaya yeni yeni başlıyorlar.

Geçmişte sperm kuyruğunun (flagellumunun) kurbağa yavrusu gibi sağa sola sallandığı düşünülüyordu. Ancak 2023 yılında, İngiltere’deki Bristol Üniversitesi’nde yapılan araştırmalar, sperm kuyruğunun hareketlerinin, matematikçi Alan Turing’in ortaya koyduğu desenleri izlediğini keşfetti.

Turing, 1952 yılında kimyasal tepkimelerin doğada desenler oluşturabileceğini fark etmişti. İki biyolojik kimyasalın birbirleriyle etkileşime girmesiyle, doğada biçimlerin nasıl oluştuğunu açıklamıştır.

“Reaksiyon-difüzyon teorisi” olarak bilinen bu kavram, 3D mikroskopi ile çalışan Bristol araştırmacılarının spermin hareketini anlamasına yardımcı oldu.

Sperm hareket etmeye başladığında, rahim ağzından geçip rahme ulaşır ve ardından yumurtaya doğru yol alır. Ancak burada bir bilgi açığıyla karşı karşıyayız; çünkü spermin yumurtaya nasıl ulaştığı konusunda net bir bilgi bulunmamaktadır.

Sağlıklı spermatozoalar ve doğru yolda ilerleyenler çok nadiren olur. Birçok sperm, kadın vücudundaki bu karmaşık yapıda kaybolur ve asla hedefine ulaşamaz. Ancak fallop tüplerine ulaşmayı başaranlar, yumurtanın saldığı kimyasal sinyaller ile yön bulma şansı yakalarlar. Yeni bir teori, sperm hücrelerinin bu yolu bulmak için “tat alma reseptörleri” kullanıyor olabileceğini öne sürmektedir.

Sperm yumurtayı bulduğunda bile mücadele henüz sona ermemiştir. Yumurtanın çevresinde üç katmanlı bir zırh bulunmaktadır: hücrelerden oluşan corona radiata, jel yapıdaki zona pellucida ve son olarak yumurta hücresinin plazma zarı.

Sperm hücreleri, bu katmanları aşarak içeri girmelidir. Bunun için, yumurtayı çözen enzimleri içeren akrozom adı verilen baş kısmındaki yapının devreye girmesi gerekmektedir. Ancak bu enzimlerin salınımını neyin tetiklediği hâlâ belirsizdir.

Sonrasında, sperm başındaki sivri yapı ile yumurtanın zarına temas etmeye çalışır; kuyruğunu hızla çırparak içeri itilir. Nihayetinde bir sperm, yumurtanın zarına ulaştığında içeri alınarak döllenme gerçekleşir.

İnsan hücreleri diploiddir; yani biri anneden, diğeri babadan olmak üzere iki set kromozom içerir. Eğer birden fazla sperm yumurtanın içine girerse, buna polispermi denir ve bu durum embriyo için ölümcül olabilecek kromozom dengesizliğine yol açabilir.

Bunu önlemek için yumurta, iki mekanizma kullanır: İlk olarak, plazma zarı hızla depolarize olur, böylece diğer spermlerin geçişini engeller. Ancak bu durum kısa sürede normale döner. Ardından, kortikal reaksiyon devreye girer; ani bir kalsiyum salınımı, zona pellucida’nın sertleşmesini sağlar ve böylece spermlere karşı geçici bir engel oluşturur.

Bütün bu karmaşık yolculukta, milyonlarca spermden yalnızca bir tanesi (veya en fazla biri) görevini tamamlayabilir. Bu destansı serüven, yumurtanın döllenmesiyle sona erer.

Günümüzde araştırmacılar, sperm ve yumurtanın birbirini nasıl tanıdığı, nasıl bağlandığı ve kaynaştığını sağlayan yüzey proteinlerini belirlemek adına çalışmalar yapıyor. Son yıllarda, bu süreçte rol oynayan bazı proteinler fareler ve balıklarda tanımlandı. Ancak çoğu molekül hâlâ bilinmiyor. Dolayısıyla, sperm ve yumurtanın birbirini nasıl tanıdığı ve birleştiği hâlâ çözülmemiş bir muamma olmaya devam ediyor.

Erkek Vücudundaki Sperm: Hikâyenin Yarısı

Syracuse Üniversitesi’nde biyoloji profesörü Scott Pitnick’e göre, spermi anlamanın bir yolunu da insan dışındaki türlerde inceleme yapmak oluşturuyor. İnsan spermi mikroskobiktir ve çıplak gözle görülemez. Ancak bazı meyve sineği türleri, kendi vücut uzunluklarının 20 katı büyüklüğünde sperm üretebiliyor. Bu, bir erkeğin 40 metrelik bir piton uzunluğunda sperm üretmesi demektir.

Pitnick, meyve sineği sperminin başlarını genetik olarak değiştirme yeteneği olduğundan bahsediyor. Bu sayede dişi sineğin üreme sisteminde sperm hareketlerini gözlemleme ve döllenmeyle ilgili yeni detaylar keşfetme şansını yakalıyor.

“Neden bazı türlerde erkekler devasa sperm üretir?” diye soran Pitnick, “Görünüşe göre, dişiler üreme sistemlerini buna göre evrimleştiği için,” yanıtını veriyor. Ancak bu durumun da “pek açıklayıcı bir yanıt olmadığını,” çünkü bunun yalnızca başka sorular doğurduğunu belirtiyor: Dişiler neden bu şekilde evrimleşmeye ihtiyaç duydu?

Pitnick’e göre, sperm dünyadaki en çeşitli ve hızlı evrilen hücre türüdür. Sperm neden bu kadar büyük bir evrimsel değişim geçiriyor? Bu sorusunun yanıtı, biyologları bir yüzyıldan fazla süre boyunca düşündürmektedir.

Pitnick, “Kadın üreme sistemi inanılmaz derecede hızlı evrilen bir ortam,” diyor ve ekliyor: “Spermin dişi vücudunda ne yaptığına dair çok az şey biliyoruz. Kadın üreme sisteminin gizemli dünyasında cinsel seçilim, evrim ve türleşme teorisiyle ilgili keşfedilmemiş büyük sırlar yatıyor.”

Pitnick, meyve sineğinin uzun kuyruklu spermini bir süs unsuru olarak değerlendiriyor; bu, geyik boynuzu ya da tavus kuşu tüyü gibi bir şey.

Pitnick, “Süsler, evrimde ‘bir tür silah’ işlevi görebilir,” diyor. “Sadece yırtıcılardan korunma sağlamaz, çoğu zaman cinsellik ve rekabetle ilgilidirler.”

“Uzun sperm flagellumu görünüşte bir süs olarak tanımlanabilir. Dişi üreme sistemi, belirli sperm türleri aleyhine bir seçim oluşturan özellikler sergiliyor gibi görünüyor.”

Pitnick, çiftleşme öncesi cinsel seçilim konusunda pek çok şey bildiğimizi söylüyor. “Mesela, açık arazide dans eden çayırtavukları ya da yağmur ormanında sergilenen bir cennetkuşunu düşünün. Hareket, renk, koku…”

Ancak çiftleşme sonrasında dişi vücudundaki devam eden cinsel seçilim ve bunun spermin evrimini nasıl etkilediği hâlâ büyük oranda belirsizliğini koruyor.

Pitnick, “Süslerin ve tercihlerinin genetiği hakkında hâlâ çok az şey biliyoruz,” şeklinde konuşuyor.

Spermi tam olarak anlayabilmek için, organizmanın tüm yaşam döngüsünü göz önünde bulundurmanın gerektiğini ifade eden Pitnick, dişi bedeninin bu gelişim sürecinin büyük bir parçası olduğunu vurguluyor.

“Sperm testislerdeki gelişimini tamamladığında henüz olgun sayılmaz,” diyor Pitnick.

Dişi üreme sistemi ile sperm arasında karmaşık ve çok önemli bir etkileşim söz konusudur. Pitnick, “İçine ejakülasyon sonrası oluşan değişimleri hayvanlar Âlemi genelinde incelemeye devam ediyoruz,” diyor.

Kısırlığı Anlamak

Bilim insanları, spermin döllenmeye ulaşma sürecini çözmeye çalışırken, diğer araştırmalar da insan sperminin mevcut durumu üzerine kaygı verici sonuçlar ortaya koyuyor.

Erkekler yaşamları boyunca yaklaşık bir trilyon sperm üretmektedir. Bu oldukça büyük bir rakam gibi görünebilir. Ancak araştırmalar, sperm sayılarının dünya genelinde hızla düştüğünü ve bu düşüşün hızlandığını gösteriyor.

2023 yılında yayımlanan Dünya Sağlık Örgütü (WHO) raporuna göre, dünya genelindeki yetişkinlerin yaklaşık altıda biri kısırlık problemi yaşıyor. Erkek kısırlığı ise tüm vakaların yarısını oluşturuyor.

Kirlilik, sigara, alkol, kötü beslenme, egzersiz eksikliği ve stres, erkek kısırlığını etkileyen başlıca faktörler arasında yer alıyor.

Fakat doğurganlık sorunları yaşayan erkeklerin çoğunda, nedenleri hâlâ belirsizliğini koruyor.

İngiltere’deki Manchester Üniversitesi’nde anne ve fetüs sağlığı üzerine doktora sonrası araştırma görevlisi olan Hannah Morgan, “Bu kadar çok değişkenle birlikte pek çok şeyin yanlış gidebileceği bir durum söz konusu,” diyor.

“Sorun, bir mekanizmaya özgü olabilir: İyi yüzemiyor, bu nedenle yumurtaya ulaşamıyor olabilir. Ya da sperm başında ya da farklı bir bölgesinde çok daha ince bir sorun mevcut olabilir. O kadar farklı şekilde özelleşmiş bir hücre ki, en küçük şeyler bile problemler yaratarak süreci etkileyebilir.”

Morgan, “Bir erkeğin kısır olup olmadığını anlamanın bir yolu da sperm hücresinin içine bakmak olabilir. DNA’sı nasıl? Nasıl paketlenmiş? Ne kadar parçalanmış? Sperm hücresini analiz ettiğinizde dikkat etmeniz gereken birçok unsur var. Fakat iyi veya kötü bir ölçüm nedir? Bunu bilemiyoruz,” diyor.

“Belki de spermin gizemini ve nasıl çalıştığını çözerek erkek kısırlığını anlamaya başlayabiliriz,” diye ekliyor Morgan.

“`