Sperm nasıl ilerler, hedefini nasıl bulur, hangi bileşenlerden oluşur? Peki, tüm bunların İkinci Dünya Savaşı’ndaki bir şifre çözücüyle ne gibi bir ilgisi olabilir? Bu gizemli hücreyle ilgili bilgimizin neden hâlâ sınırlı olduğu mercek altına alınıyor.
Detaylar haberimizde…
Her kalp atışında yaklaşık 1.000 sperm üreten erkekler, cinsel ilişki sırasında 50 milyondan fazla spermle yumurtayı döllemek üzere mücadeleye başlıyor. Ancak bu dev yarışta yalnızca birkaç sperm hedefe ulaşabiliyor ve sonunda tek bir sperm yumurtayı dölleyerek zafer kazanıyor.
Buna rağmen, sperm hücresinin bu zorlu yolculuğu ve yol boyunca yaşadığı süreçler bilim dünyası için hâlâ büyük bir sır olarak kalıyor.
Birleşik Krallık’taki Dundee Üniversitesi’nden diyabet, endokrinoloji ve üreme biyolojisi uzmanı Dr. Sarah Martins da Silva, “Sperm nasıl hareket eder? Yumurtayı nasıl bulur? Yumurtayı nasıl dölleyebilir?” gibi temel soruların hâlâ tam olarak yanıtlanamadığını belirtiyor. Spermin keşfinden yaklaşık 350 yıl sonra bile bu sorular bilim insanları arasında tartışma konusu olmaya devam ediyor.
Ancak yeni geliştirilen yöntemler sayesinde araştırmacılar, spermin testislerde oluşumundan başlayarak dişi üreme sisteminde yumurtayı dölleyene kadar olan yolculuğunu detaylı şekilde izleyebiliyor. Bu çalışmalar, spermin gerçek yüzme mekanizmasından, dişi vücuduna ulaştığında geçirdiği önemli değişikliklere kadar pek çok alanda önemli bulgulara kapı aralıyor.
Dundee Üniversitesi’nden uzman Sarah Martins da Silva, spermatozoaların dünyadaki diğer tüm hücrelerden “çok farklı” olduğunu belirtiyor. Enerjiyi kullanma biçimleri ve sahip oldukları hücresel mekanizmalar, diğer hücrelerde gördüğümüz standartlardan oldukça ayrışıyor.
Sperm hücreleri, taşıdıkları çok yönlü görevler nedeniyle diğer hücrelerden çok daha fazla enerjiye ihtiyaç duyuyor. Ayrıca, dişi üreme kanalındaki yolculukları sırasında değişen çevresel koşullara ve enerji gereksinimlerine uyum sağlayabilmek için son derece esnek olmaları gerekiyor. Bu zorlu yolculuk, ejakülasyondan başlayıp yumurtanın döllenmesine kadar devam ediyor.
Martins da Silva, sperm hücrelerinin insan vücudu dışında hayatta kalabilen tek insan hücresi olduğunu vurguluyor. “Bu özellikleriyle son derece özelleşmiş hücreler.” Ancak boyutlarının küçüklüğü nedeniyle sperm hücrelerinin incelenmesinin oldukça zor olduğunu da ekliyor. Uzman, “Üreme konusunda çok şey biliyoruz, ancak hâlâ çözülemeyen pek çok sır var” diyor.

350 Yıllık Araştırmanın Temel Sorusu: Sperm Nedir?
Sperm hücresinin tam olarak ne olduğu, yaklaşık 350 yıl süren bilimsel araştırmalara rağmen hâlâ tam anlamıyla cevaplanamayan temel sorulardan biri olarak kalıyor.
Birleşik Krallık Nottingham Üniversitesi’nde üreme ve gelişim fizyolojisi alanında doçent olan Adam Watkins, “Sperm inanılmaz derecede iyi paketlenmiş bir hücre,” diyor. “Genellikle sperm hücresini sadece DNA taşıyan bir kuyruğa sahip küçük bir torba olarak düşünürdük. Ancak şimdi fark ettiğimiz üzere, sperm oldukça karmaşık bir hücre; içinde birçok farklı genetik bilgi bulunuyor.”
Bu hücre biliminin temelleri 1677 yılında atıldı. Hollandalı mikrobiyolog Antoni van Leeuwenhoek, kendi yaptığı 500 mikroskoptan birine bakarak gördüğü minik canlılara “semen hayvanları” adını verdi. 1683’te ise, önceden inanıldığı gibi minicik insanın yumurtada değil, erkeğin tohumunda, yani spermde bulunduğunu ileri sürdü. 1685 yılına gelindiğinde ise, her bir sperm hücresinin kendi “yaşayan ruhu” olan minyatür bir insan içerdiğine inanıyordu.
Yaklaşık 200 yıl sonra, 1869’da İsviçreli hekim ve biyolog Johannes Friedrich Miescher, hastane bezlerinden topladığı insan beyaz kan hücrelerinde “nüklein” adını verdiği bir madde keşfetti. Daha sonra bu terim “nükleik asit” olarak değiştirildi ve nihayetinde “deoksiribonükleik asit” (DNA) adıyla anılmaya başlandı.
DNA çalışmaları için sperm hücrelerini kaynak olarak kullanan Miescher, özellikle büyük çekirdeklere sahip somon spermini tercih etti. Sperm örneklerinin bozulmaması için laboratuvar pencerelerini açık tutarak soğuk ortamda çalıştı. 1874’te sperm hücresinin temel bileşenlerinden biri olan “protamin”i keşfetti. Bu, sperm hücrelerini oluşturan proteinlerin ilk keşfi oldu. Ancak sperm proteinlerinin tamamının bilim insanları tarafından tanımlanması için bir buçuk asır daha beklemek gerekti.
Sperm Hakkındaki Bilgimiz Hızla Gelişiyor Ancak Gizemler Sürüyor
Son yıllarda sperm hücresiyle ilgili bilgi birikimimiz büyük ilerleme kaydetti. Ancak Nottingham Üniversitesi’nden üreme ve gelişim uzmanı Adam Watkins, hâlâ sperm hakkında pek çok bilinmeyenin olduğunu vurguluyor. Erken embriyonik gelişim üzerine yapılan yeni araştırmalar, spermin sadece babadan gelen kromozomları taşımadığını, aynı zamanda genlerin ne zaman ve nasıl aktif olacağını belirleyen epigenetik bilgileri de aktardığını gösteriyor. Watkins, “Bu durum, embriyonun gelişimini ve spermden gelen bireyin hayat boyu sürecek sağlığını doğrudan etkileyebilir,” diyor.
Evrim biyoloğu Scott Pitnick ise bu süreci şöyle özetliyor: “Asıl yönlendiren dişi evrimi, erkekler ise buna uyum sağlamaya çalışıyor.”
Sperm hücreleri, ergenlikle birlikte testislerdeki seminifer tübüller adı verilen küçük kanallarda oluşmaya başlıyor. Watkins, “Testislerin içinde sperm üretimi, ilk başta diğer hücrelere benzeyen yuvarlak hücrelerle başlıyor. Ancak bu hücreler daha sonra benzersiz bir değişim geçirerek sperm başı ve kuyruğu şekline dönüşüyor. Vücutta başka hiçbir hücre bu kadar dramatik bir yapısal değişim yaşamıyor,” diye anlatıyor.
Bir sperm hücresinin erkek vücudunda tam olgunluğa ulaşması yaklaşık dokuz hafta sürüyor. Olgunlaşmadan ejaküle olmayan spermler zamanla ölerek vücut tarafından geri emiliyor. Şanslı olanlar ise ejakülasyonla dışarı çıkarak zorlu ve gizemli yolculuklarına başlıyor.
Ejakülasyon sonrasında milyarlarca sperm hücresi içinde her biri, kuyruk benzeri yapılarıyla kendini ileriye doğru itmek zorunda kalıyor. Amaçları, bu rekabetçi ortamda öne çıkarak yumurtaya ulaşmak. Görmüş olabileceğiniz kurbağa yavrusunu andıran sperm videolarının aksine, bilim insanları spermin gerçek yüzme biçimini henüz tam olarak çözememiş durumda.

Spermin Gizemli Yolculuğu: Alan Turing Modeli ve Yumurtayı Bulma Sırrı
Daha önce spermin kuyruğunun – yani flagellumunun – kurbağa yavrusu kuyruğu gibi yanlara sallandığı düşünülüyordu. Ancak 2023 yılında Birleşik Krallık’taki Bristol Üniversitesi’nden araştırmacılar, spermin kuyruğunun matematikçi ve İkinci Dünya Savaşı kod çözücüsü Alan Turing’in keşfettiği desen oluşumu modelini takip ettiğini ortaya koydu.
1952’de Turing, kimyasal reaksiyonların doğal desenler oluşturabileceğini fark etti. İki biyolojik kimyasalın hareket edip birbirleriyle reaksiyona girmesinin, parmak izleri, tüyler, yapraklar ve kumdaki dalgalar gibi doğadaki karmaşık desenlerin açıklanmasında kullanılabileceğini önerdi. Bu teori “reaksiyon-difüzyon” olarak biliniyor. Bristol’deki araştırmacılar ise 3 boyutlu mikroskopi teknikleriyle spermin kuyruğunun dalgalanarak hareket eden dalgalar ürettiğini ve bu sayede spermin ilerlediğini keşfetti. Bu bulgu, spermin nasıl hareket ettiğinin anlaşılmasının erkek kısırlığını anlamada önemli olduğunu gösteriyor.
Şimdi sperm, rahim ağzından geçerek rahme ve yumurtaların rahme ulaştığı tüpler olan fallop tüplerine doğru yol alıyor. Ancak burada bilim insanlarının henüz tam olarak çözemediği başka bir soru ortaya çıkıyor: Spermler yumurtayı nasıl buluyor?
Yumurtaya Giden Zorlu Yol: Sperm ve Döllenmenin Çözülemeyen Sırları
Sağlıklı ve doğru yolu izleyen sperm hücreleri oldukça nadir bulunur. Çoğu, dişi vücudundaki karmaşık labirentte yanlış yola sapar ve hedefe ulaşamadan yolunu kaybeder. Fallop tüplerine ulaşabilen şanslı spermlerin ise, yumurtadan yayılan kimyasal sinyallerle yönlendirildiği düşünülüyor. Son yapılan bir araştırma, spermlerin yolunu bulmak için tat alma reseptörlerini kullanabileceği teorisini ortaya koyuyor.
Yumurtaya ulaştıktan sonra sperm için mücadele devam eder. Yumurta, üç katlı bir koruyucu zırh ile korunur: Hücrelerden oluşan corona radiata, protein yapısında jelimsi zona pellucida ve en içte yumurta plazma zarı. Spermler, akrozomdaki enzimleri kullanarak bu katmanları geçmeye çalışır. Ancak bu enzimlerin ne zaman ve nasıl salındığı hâlâ bilinmiyor.
Daha sonra spermler, başlarındaki sivri uçla yumurtanın zarını delmeye çalışır ve kuyruklarını çırparak ilerler. Sonunda bir sperm, yumurta zarına temas ettiğinde, yumurta tarafından içine alınır ve döllenme gerçekleşir.
İnsan hücrelerinde, biri anneden diğeri babadan gelen iki tam kromozom takımı bulunur. Eğer yumurta birden fazla sperm tarafından döllenirse, polispermi adı verilen bir durum ortaya çıkar. Bu durumda kromozom sayısı yanlış hücreler oluşur ve bu, embriyonun sağlıklı gelişimini engelleyen ölümcül bir sorundur.
Bu durumun önüne geçmek için sperm, yumurtaya temas ettikten hemen sonra yumurta iki koruyucu mekanizma devreye sokar. Öncelikle yumurtanın plazma zarı hızlıca depolarize olur; yani diğer spermlerin geçişini engelleyen elektriksel bir bariyer oluşturur. Ancak bu bariyer kısa süreli olur ve ardından normale döner. İşte bu noktada kortikal reaksiyon devreye girer. Ani bir kalsiyum salınımı, yumurtanın dış örtüsü olan zona pellucida’yı sertleştirip geçilmez bir bariyer oluşturur.
Milyonlarca sperm hücresinin çıktığı bu yolculukta, en fazla bir tanesi görevini yerine getirebilir. Spermin zorlu yolculuğu, yumurta ile birleşerek sona erer. Günümüzde araştırmacılar, sperm ve yumurtanın birbirini tanımasını, bağlanmasını ve kaynaşmasını sağlayan hücre yüzeyi proteinlerinin kimliğini ve işlevini çözmeye çalışıyor. Son yıllarda fare ve balıklarda bu süreçte kritik rol oynayan birkaç protein tespit edilmiş olsa da, sürece dahil olan pek çok molekül hâlâ bilinmiyor. Dolayısıyla sperm ve yumurtanın nasıl birbirini tanıdığı ve kaynaştığı hâlen çözülememiş gizemler arasında yer alıyor.
40 Metrelik Sperm ve Evrimsel Savaş: Dişi Üreme Sisteminin Gizemli Gücü
Araştırmacılar, spermin gizemini çözmek için insan dışındaki türleri incelemeyi umut ediyor. New York’taki Syracuse Üniversitesi’nde biyoloji profesörü olan Scott Pitnick, insan sperm hücrelerinin mikroskobik olduğunu ve çıplak gözle görülemediğini belirtiyor. Ancak bazı meyve sineği türleri, kendi vücut uzunluklarının 20 katı uzunluğunda sperm üretiyor. Bu, bir erkeğin 40 metrelik (130 fit) bir piton uzunluğunda sperm üretmesine eşdeğer.
Pitnick, meyve sineği spermlerinin başlarını ışık saçacak şekilde genetik olarak değiştiriyor. Böylece spermler, kadın sineklerin üreme organlarında yol alırken izlenebiliyor ve döllenme süreci moleküler düzeyde daha ayrıntılı şekilde incelenebiliyor.
Bazı türlerde erkekler, az sayıda ve büyük spermler üretmek üzere evrimleşmiş dişi üreme sistemlerine uyum sağlar. Ancak bu durum, asıl merak edilen soruyu beraberinde getiriyor: Dişiler neden böyle evrimleşti? Bu sorunun cevabı ise hâlâ bilinmiyor.
Biyolog Scott Pitnick, sperm hücresinin sadece erkek vücudundaki haliyle hikayenin yarısı olduğunu söylüyor. Tarih boyunca bilimde erkek özelliklerine aşırı önem verildiğini, ancak esas sürecin dişi evrimi tarafından yönlendirildiğini belirtiyor. Erkekler ise bu sürece uyum sağlamaya çalışıyor.
Dünyanın en çeşitli ve en hızlı evrimleşen hücre türü olan spermdeki bu dramatik değişim, biyologların yüz yılı aşkın süredir çözmeye çalıştığı büyük bir gizem. Pitnick, dişi üreme sistemini sperm davranışlarını anlamada en büyük belirsizlik olarak tanımlar ve cinsel seçilimi, evrim ile türleşme açısından henüz tam olarak aydınlatılamamış bir alan olarak görür. Bu yüzden sperm araştırmalarında dişi üreme sistemine odaklanmak, bilimin önündeki önemli bir adım olarak görülüyor.
Meyve sineğinin uzun kuyruklu spermleri, biyolog Scott Pitnick’e göre aslında bir tür “süs” işlevi görüyor. Tıpkı bir geyiğin boynuzları veya tavus kuşunun gösterişli kuyruğu gibi, bu spermler de evrimsel süreçte hem rekabet hem de çekicilik amacıyla gelişmiş olabilir. Pitnick, süslerin evrimde sadece yırtıcılardan korunmak için değil, aynı zamanda erkekler arasındaki cinsel rekabette birer “silah” olarak kullanıldığını belirtiyor. Özellikle meyve sineklerinde, dişi üreme kanalının bazı sperm özelliklerini tercih edecek şekilde evrimleşmiş olması, sperm kuyruklarının uzunluğunu ve yapısını anlamamızda önemli ipuçları sunuyor.
Çiftleşme Sonrası Cinsel Seçilimin Gizemi
Çiftleşme öncesi cinsel seçilim konusunda bilim insanları oldukça fazla bilgiye sahip. Örneğin, çayır tavuklarının dansı veya cennet kuşlarının renkli tüy gösterileri gibi davranışlar ve görsel işaretler, eş seçimini etkileyen önemli unsurlar. Ancak, çiftleşme sonrası dişi üreme sistemi içinde gerçekleşen cinsel seçilim ve bu sürecin sperm evrimine olan etkisi hâlâ büyük bir sır olarak kalmaya devam ediyor. Pitnick’e göre, spermin dişi vücudundaki yolculuğu ve burada yaşanan etkileşimler, evrimsel biyoloji açısından en az dış dünyadaki görsel ve davranışsal seçimler kadar önemli ancak henüz tam anlamıyla çözülememiş bir alan. Sperm süslerinin genetik temelleri ve dişilerin bu süsleri nasıl tercih ettiğine dair bilgiler ise hâlâ çok sınırlı. Bu nedenle, dişi üreme kanalındaki gizemli dünyayı anlamak, cinsel seçilim ve yeni türlerin oluşumu süreçlerini çözmede kritik bir adım olarak görülüyor.

Erkek Kısırlığında Spermin Karmaşıklığı ve Küresel Sperm Sayısındaki Tehlikeli Düşüş
Spermin tam olarak anlaşılabilmesi için yalnızca erkek vücudundaki gelişimi değil, aynı zamanda dişi üreme sistemindeki sürecin de göz önünde bulundurulması gerekiyor. Syracuse Üniversitesi’nden biyoloji profesörü Scott Pitnick, “Sperm testislerde olgunlaşmayı tamamlamıyor, gelişimi dişi vücudunda devam ediyor” diyor. Pitnick, sperm ile dişi üreme yolu arasındaki karmaşık ve kritik etkileşimlerin hâlâ detaylı şekilde araştırıldığını belirtiyor.
Öte yandan, insan spermine dair endişe verici veriler de artıyor. Bir erkeğin yaşamı boyunca yaklaşık trilyonlarca sperm üretebildiği düşünülse de yapılan bilimsel çalışmalar, dünya genelinde sperm sayısının hızla azaldığını ortaya koyuyor. Üstelik bu düşüşün giderek hızlandığına dair bulgular, özellikle üreme sağlığı açısından ciddi alarm veriyor.
Dünya Sağlık Örgütü’nün (WHO) 2023 raporuna göre, dünya genelinde her altı yetişkinden biri kısırlıkla mücadele ediyor ve bu vakaların yaklaşık yarısında erkek faktörü etkili oluyor. Ancak erkek kısırlığının nedenleri çoğu zaman bilinmiyor.
Uzmanlar, çevre kirliliği, sigara kullanımı, alkol tüketimi, kötü beslenme, hareketsiz yaşam ve stres gibi faktörlerin erkeklerde fertilite sorunlarına yol açabileceğini belirtiyor. Buna rağmen, kısırlık sorunu yaşayan erkeklerin büyük çoğunluğunda altta yatan sebep henüz açıklığa kavuşmamış durumda.
Öte yandan, Birleşmiş Milletler Nüfus Fonu’nun raporunda da belirtildiği gibi, ekonomik nedenler gibi farklı faktörler nedeniyle pek çok insan arzu ettiği kadar çocuk sahibi olamıyor. Dünya genelinde sperm sayısı ve kalitesinde yaşanan düşüş ise uzmanların endişelerini artırıyor.
Manchester Üniversitesi’nden anne ve fetüs sağlığı alanında araştırmacı Dr. Hannah Morgan, sperm hücresindeki karmaşıklığın erkek kısırlığının anlaşılmasını zorlaştırdığını belirtiyor. Spermin sadece hareket etme yeteneği değil, aynı zamanda yapısal özellikleri de fertilite üzerinde önemli rol oynuyor. Morgan’a göre spermin DNA’sının yapısı, paketlenme şekli ve hasar durumu gibi pek çok faktör incelenmeli; ancak şu an için “iyi” ya da “kötü” ölçütlerin net bir tanımı bulunmuyor.
Bu nedenle erkek kısırlığının altında yatan nedenleri tam olarak belirlemek hâlen büyük bir zorluk. Spermin işleyişine dair bilinmeyenlerin çözülmesi, gelecekte infertilite sorunlarının daha iyi anlaşılması ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi için kritik önemde. Araştırmalar, sperm hücresinin ne kadar karmaşık ve hassas olduğunu gösterirken, bu küçük hücredeki en ufak bir problemin bile fertiliteyi etkileyebileceğine işaret ediyor.
Derleyen: Aslıhan Yıldız